보어 특성, 가정, 제한의 원자 모형



그 보어의 원자 모델 덴마크의 물리학자인 Neils Bohr (1885-1962)가 제안한 원자의 표현이다. 이 모델은 전자가 일정한 원 운동을 설명하면서 원자핵 주위의 고정 된 거리를 궤도를 따라 움직이는 것을 말한다. 그가 말했듯이 궤도 또는 에너지 준위는 서로 다른 에너지입니다.

전자가 궤도를 바꿀 때마다 퀀텀 (quanta)이라고 불리는 일정량의 에너지를 방출하거나 흡수합니다. 보어 (Bohr)는 수소 원자에 의해 방출 된 (또는 흡수 된) 빛의 스펙트럼을 설명했다. 전자가 핵을 향해 한 궤도에서 다른 궤도로 이동하면 에너지 손실이 발생하고 파장과 에너지 특성으로 빛이 방출됩니다..

보어 (Bohr)는 전자가 원자핵에 가까울수록 에너지 준위가 낮아짐을 고려하여 전자의 에너지 준위를 번호 매겼다. 이런 식으로, 전자가 핵으로부터 멀어 질수록 에너지 준위가 높아져서 에너지 상태가 더 높아진다..

색인

  • 1 주요 특징
    • 1.1 시간의 다른 모델들과 이론들에 기초하고있다.
    • 1.2 실험적 증거
    • 1.3 전자는 에너지 준위에 존재한다.
    • 1.4 에너지가 없으면 전자가 움직이지 않는다.
    • 1.5 각 층의 전자 수
    • 1.6 전자는 에너지를 방출하지 않고 원형 궤도를 돌고있다.
    • 1.7 허용되는 궤도
    • 1.8 점프에서 방출되거나 흡수 된 에너지
  • 보어 (Bohr) 원자 모델의 가정
    • 2.1 첫 번째 가정
    • 2.2 두 번째 가정
    • 2.3 제 3 가정
  • 3 수소 원자의 에너지 수준 다이어그램
  • 4 보어 모델의 3 가지 주요 한계
  • 5 관심 항목
  • 6 참고 문헌

주요 특징

보어 모델의 특성은보다 완전한 원자 모델의 개발 방향을 결정했기 때문에 중요합니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.

그것은 다른 모델들과 시대의 이론들을 기반으로합니다.

Bohr의 모델은 Rutherford의 원자 모델이 지원하는 양자 이론과 Albert Einstein의 광전 효과에서 얻은 아이디어를 통합 한 최초의 모델입니다. 사실 Einstein과 Bohr는 친구였습니다..

실험적 증거

이 모델에 따르면, 전자는 허용 된 궤도 사이에서 전자가 점프 할 때만 방사선을 흡수하거나 방출합니다. 독일 물리학자인 제임스 프랑크 (James Franck)와 구스타브 허츠 (Gustav Hertz)는 1914 년에이 주들에 대한 실험적 증거를 얻었다..

전자는 에너지 준위에 존재한다.

전자는 핵을 둘러싸고 일정한 에너지 준위에 존재하며, 이는 분리되어 양자 수 (quantum number)로 기술된다.

이 레벨의 에너지 값은 메인 퀀텀 수라고하는 숫자 n의 함수로 존재합니다.이 수는 나중에 자세히 설명 할 수식으로 계산할 수 있습니다.

에너지가 없다면 전자의 움직임이 없다.

위의 그림은 양자 점프를 만드는 전자를 보여줍니다..

이 모델에 따르면 에너지가 없으면 하나의 레벨에서 다른 레벨로 전자가 움직이지 않습니다. 에너지가 없으면 두 개의 자석을 떨어 뜨리거나 분리 한 물체를 들어 올릴 수 없습니다.

보어 (Bohr)는 양자가 하나의 단계에서 다른 단계로 넘어 가기 위해 전자가 요구하는 에너지라고 제안했다. 또한 그는 전자가 차지하는 가장 낮은 에너지 준위를 "바닥 상태"라고 부른다. "여기 상태"는 더 불안정한 상태이며, 전자가 높은 에너지 궤도. 

각 층의 전자 수

각 층에 들어 맞는 전자는 2n2 

주기율표의 일부이며 동일한 열에있는 화학 원소는 마지막 층에서 동일한 전자를 갖습니다. 처음 4 개의 레이어에있는 전자의 수는 2, 8, 18 및 32가 될 것입니다..

전자는 에너지를 방출하지 않고 원형 궤도에서 회전한다.

Bohr 's First Postulate에 따르면, 전자는 에너지를 방출하지 않고 원자핵 주변의 원형 궤도를 묘사합니다..

허용되는 궤도

Bohr 's Second Postulate에 따르면, 전자에 대한 유일한 허용 공전 궤도는 전자의 각운동량 L이 플랑크 상수의 정수배 인 공전 궤도입니다. 수학적으로 다음과 같이 표현됩니다.

점프로 방출되거나 흡수 된 에너지

제 3 가정에 따르면, 전자는 한 궤도에서 다른 궤도로의 점프에서 에너지를 방출하거나 흡수합니다. 궤도의 점프에서 광자는 방출되거나 흡수되며, 에너지는 수학적으로 표현됩니다.

보어 (Bohr) 원자 모델의 가정

보어 (Bohr)는 원자의 행성 모델에 연속성을 부여했는데, 전자는 양전하를 띤 원자핵뿐만 아니라 태양 주변의 행성을 중심으로 회전했다..

그러나이 모델은 고전 물리학의 가정 중 하나에 도전합니다. 이에 따르면 전자와 같은 전하를 띤 입자가 원형 경로를 따라 이동하면 전자기 복사 방출로 인해 지속적으로 에너지가 손실됩니다. 에너지를 잃으면 전자는 핵에 떨어질 때까지 나선을 따라야합니다..

보어 (Bohr)는 고전 물리학의 법칙이 원자에서 관찰 된 안정성을 설명하는 데 가장 적합하지 않다고 가정하고 다음의 세 가지 가정을 제시했다.

첫 번째 가정

전자는 에너지를 방출하지 않고 선회하는 궤도에서 핵 주변으로 회전합니다. 이 궤도에서 궤도 각운동량은 일정하다..

원자의 전자의 경우 특정 반지름의 궤도 만 허용되며 이는 일정한 정의 된 에너지 수준에 해당합니다..

두 번째 가정

모든 궤도가 가능한 것은 아닙니다. 그러나 전자가 허용 된 궤도에 있으면, 그것은 일정하고 일정한 에너지의 상태에 있고 에너지를 방출하지 않는다 (고정 에너지 궤도).

예를 들어, 수소 원자에서 전자에 허용되는 에너지는 다음 방정식에 의해 주어진다.

상기 방정식으로부터 생성 된 수소 원자의 전자 에너지는 각각의 n 값에 대해 음의 값을 갖는다. n이 증가함에 따라 에너지는 음의 값이 작아지고 따라서 증가합니다..

n이 충분히 클 때 (예 : n = ∞) 에너지는 0이며 전자가 방출 된 것과 이온화 된 원자를 나타냅니다. 이 0 에너지 상태는 음의 에너지 상태보다 더 큰 에너지를 가지고 있습니다..

세 번째 가정

전자는 에너지를 방출하거나 흡수하여 고정 된 에너지 궤도에서 다른 에너지 궤도로 바뀔 수 있습니다..

방출되거나 흡수 된 에너지는 두 주간의 에너지 차이와 같습니다. 이 에너지 E는 광자 (photon)의 형태로 다음 방정식에 의해 주어진다 :

E = h ν

이 방정식에서 E는 에너지 (흡수 또는 방출), h는 플랑크 상수 (그 값은 6.63 x 10-34 joule-seconds [J-s])이고 ν는 빛의 주파수이며 단위는 1 / s.

수소 원자의 에너지 수준 다이어그램

보어 모델은 수소 원자의 스펙트럼을 만족스럽게 설명 할 수있었습니다. 예를 들어, 가시 광선 파장의 범위에서, 수소 원자의 방출 스펙트럼은 다음과 같다 :

관찰 된 가벼운 밴드의 주파수를 계산하는 방법을 보겠습니다. 예를 들어 빨강 색.

첫 번째 방정식을 사용하고 2와 3을 n으로 대체하면 다이어그램에 나타나는 결과를 얻습니다..

즉 :

n = 2 인 경우, E2 = -5.45 x 10-19 세 일본

n = 3 인 경우, E3 = -2.42 × 10-19 세 일본

다음 두 단계의 에너지 차이를 계산할 수 있습니다.

ΔE = E3 - 전자2 = (-2.42 - (- 5,45)) × 10 - 19 세 = 3.43 × 10 - 19 세 일본

세 번째 가정에서 설명 된 방정식에 따라 ΔE = hν. 그러면 ν (빛의 빈도)를 계산할 수 있습니다.

ν = ΔE / h

즉 :

ν = 3.43 × 10-19 세 J / 6.63 x 10-34 일본의

ν = 4.56 x 1014 초-1 또는 4.56 x 1014 Hz

λ = c / ν이고, 빛의 속도 c = 3 x 10 8 m / s이고, 파장은 다음과 같이 주어진다 :

λ = 6,565 x 10 - 7 m (656.5 nm)

이것은 수소 라인의 스펙트럼에서 관측되는 적색 밴드의 파장 값입니다.

보어 모델의 3 가지 주요 제한 사항

1- 그것은 수소 원자의 스펙트럼에 적응하지만 다른 원자들의 스펙트럼에는 적합하지 않다..

2 - 전자의 혈류 특성은 원자핵을 중심으로 회전하는 작은 입자로 설명되지 않는다..

3- 보어 (Bohr)는 왜 고전 전자기학이 그의 모델에 적용되지 않는지 설명하지 못합니다. 즉, 정지 궤도에있을 때 전자가 전자기 복사를 방출하지 않는 이유는 무엇입니까?.

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참고 문헌

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  2. Eisberg, R., & Resnick, R. (2009). 원자, 분자, 고체, 핵 및 입자의 양자 물리학. 뉴욕 : Wiley
  3. Bohr-Sommerfeld의 원자 모형. 원본 주소 'fisquiweb.es'
  4. Joesten, M. (1991). 화학의 세계 필라델피아, PA : Saunders College Publishing, pp.76-78.
  5. Bohr de l' atome d' hydrogène의 모델. fr.khanacademy.org에서 가져옴
  6. Izlar, K. 회고전은 다음과 같습니다. 원본 주소 'home.cern'