Atom- teoria Bohra
JAK JEST ZBUDOWANY I Z JAKICH ELEMENTOW SIĘ SKŁADA ATOM.
Atom składa się z jądra o średnicy ok. 10-14 m, w którym są skupione protony o ładunku dodatnim i neutrony nie posiadające ładunku. Masa protonów i neutronów jest w przybliżeniu jednakowa. Liczba protonów decyduje o rodzaju pierwiastka (liczbie atomowej) i jest równa liczbie elektronów, krążących po zewnętrznych orbitach atomu. Pierwszym przybliżeniem budowy orbit jest model Bohra. Liczba neutronów jest zbliżona do liczby protonów, ale różna dla poszczególnych izotopów danego pierwiastka. Suma neutronów i protonów decyduje o masie atomowej izotopu. Elektron ma masę znacznie mniejszą od masy protonu. (1860 razy) i ładunek ujemny, co do bezwzględnej wartości równy ładunkowi protonu, dzięki czemu atom jest elektrycznie obojętny. Średnica atomu jest większa od jądra o 4 - 5 rzędów wielkości i w zależności od liczby atomowej mieści się w granicach 10-9 - 10-10 m.
GŁÓWNE ZAŁOŻENIA TEORII BOHRA
Bohr wprowadził dwa założenia sprzeczne z klasyczną elektrodynamiką:
1. emisja kwantu promieniowania o energii hn jest możliwa tylko w przypadku przeskoku elektronu z orbity o wyższej energii na orbitę o niższej energii, natomiast nie jest emitowane promieniowanie podczas krążenia elektronu po orbicie stacjonarnej.
2. elektrony mogą w stanie stacjonarnym zajmować tylko takie orbity, aby ich moment pędu był całkowitą wielokrotnością stałej h/2(Pi) (h - stała Plancka). Postulat ten wynika bezpośrednio z mechaniki falowej, jeżeli przyjmie się, że elektron krążący po orbicie o promieniu r tworzy falę stojącą o długości (pi) (rys.1.1), czyli że tylko takie orbity mogą być zajmowane przez elektrony, aby 2(Pi) r = n(pi) (n - liczba całkowita).
ZASTOSOWANIE MODELU ATOMU BOHRA
Głównym zastosowaniem i sukcesem teorii Bohra była interpretacja linii widmowych atomu wodoru. Linie te były usystematyzowane wcześniej przez Balmera i był znaleziony wzór empiryczny pozwalający na wyliczenie wielu linii. Okazało się, że na podstawie teorii Bohra można było wyprowadzić analogiczny wzór, a także wzory na linie widmowe innych serii. Nawet obecnie jest stosowane oznaczanie linii widmowych charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego oparte na modelu Bohra, zgodnie z którym promieniowanie, które powstaje w wyniku przeskoku elektronu z wyższych orbit elektronowych na orbitę pierwszą (n = 1) nazywamy promieniowaniem serii K. (literami K, L, M, N ... oznaczono kolejne orbity). Podobnie przeskok elektronów z wyższych orbit na orbitę drugą nazywamy promieniowaniem serii L itd. W ramach danej serii rozróżnia się jeszcze linie (alfa,beta,gama) w zależności od różnicy numerów orbit, między którymi nastąpił przeskok. Np. promieniowanie K(alfa) jest emitowane, gdy elektron przeskakuje z orbity drugiej na pierwszą, a L(alfa) z trzeciej na drugą. K(beta) - z trzeciej na pierwszą, L(beta) - z czwartej na drugą itd.
Niestety fiaskiem teorii Bohra była niemożność interpretacji na jej podstawie różnych subtelnych linii (np. linia K(alfa) stanowi dublet dwóch linii oznaczonych K(alfa1) i K(alfa2) niewiele różniących się długością fali), co wykazało jej niedoskonałość. Linie te mogły zostać zinterpretowane na podstawie mechaniki falowej, zgodnie z którą stan energetyczny elektronu jest opisany za pomocą nie jednej, ale czterech liczb kwantowych.
JAKI JEST WSPÓŁCZESNY OBRAZ ATOMU
Obecnie opis budowy atomu opiera się na mechanice kwantowej, zgodnie z którą stan energetyczny każdego elektronu jest określony czterema liczbami kwantowymi, pęd elektronu ma pewien zakres nieoznaczoności, ruch elektronów może być traktowany jako fala, a położenie elektronów traktuje się w kategoriach prawdopodobieństwa. Głównym sukcesem mechaniki kwantowej była interpretacja subtelnych linii widmowych, których nie można było wyjaśnić w oparciu o model atomu Bohra.