דגם ה- Bohr של האטום

למודל בוהר יש אטום המורכב מגרעין קטן וטעון חיובי, שמסתובב על ידי אלקטרונים טעונים באופן שלילי. להלן מבט מקרוב על מודל בוהר, המכונה לעיתים מודל רות'רפורד-בוהר.

נילס בוהר הציע את דגם ה- Bohr של האטום בשנת 1915. מכיוון שמודל Bohr הוא שינוי של מודל רותפורד הקודם, יש אנשים שקוראים למודל של בוהר דגם Rutherford-Bohr. המודל המודרני של האטום מבוסס על מכניקת הקוונטים. מודל בוהר מכיל כמה טעויות, אך הוא חשוב מכיוון שהוא מתאר את מרבית התכונות המקובלות בתורת האטום ללא כל המתמטיקה ברמה הגבוהה של הגרסה המודרנית. בניגוד לדגמים קודמים, מודל בוהר מסביר את הנוסחה של רידברג עבור קווי הפליטה הספקטרלית של מימן אטומי.

מודל בוהר הוא מודל פלנטרי בו האלקטרונים הטעונים שלילית מקיפים גרעין קטן וטעון חיובי הדומה לכוכבי הלכת המקיפים את השמש (פרט לכך שהמסלולים אינם מישוריים). כוח הכבידה של מערכת השמש דומה באופן מתמטי לכוח הקולומב (החשמלי) בין הגרעין המטען לחיוב לבין האלקטרונים הטעונים השליליים.

• אלקטרונים מקיפים את הגרעין במסלולי מסלול בעלי גודל ואנרגיה מוגדרים.
• האנרגיה של המסלול קשורה לגודלה. האנרגיה הנמוכה ביותר נמצאת במסלול הקטן ביותר.
instagram viewer
• קרינה נספגת או נפלטת כאשר אלקטרון עובר ממסלול אחד למשנהו.

הדוגמה הפשוטה ביותר למודל Bohr היא אטום המימן (Z = 1) או עבור יון דמוי מימן (Z> 1), בו אלקטרון טעון שלילי מקיף את גרעין קטן טעון חיובי. אנרגיה אלקטרומגנטית ייקלט או ייפלט אם אלקטרון יעבור ממסלול אחד למשנהו. רק מסלולי אלקטרונים מסוימים מותרות. רדיוס המסלול האפשרי גדל ככל n², היכן ש- n הוא מספר קוונטי עיקרי. המעבר 3 → 2 מייצר את הקו הראשון של ה- סדרת באמר. עבור מימן (Z = 1) זה מייצר פוטון בעל אורך גל 656 ננומטר (אור אדום).

אטומים כבדים יותר מכילים יותר פרוטונים בגרעין מאשר אטום המימן. אלקטרונים נוספים נדרשו לבטל את המטען החיובי של כל הפרוטונים הללו. בוהר האמין שכל מסלול אלקטרונים יכול להחזיק רק מספר מוגדר של אלקטרונים. ברגע שהמפלס היה מלא, אלקטרונים נוספים היו נתקלים עד לשלב הבא. לפיכך, דגם ה- Bohr לאטומים כבדים יותר תיאר פגזי אלקטרונים. המודל הסביר כמה מהתכונות האטומיות של אטומים כבדים יותר, שמעולם לא הופקו בעבר. לדוגמה, מודל הקליפה הסביר מדוע האטומים נעו קטנים יותר לאורך תקופה (שורה) של הטבלה המחזורית, למרות שהיו להם יותר פרוטונים ואלקטרונים. זה גם הסביר מדוע הגזים האצילים היו אינרטים ומדוע האטומים בצד שמאל של הטבלה המחזורית מושכים אלקטרונים, בעוד שהאנשים בצד ימין מאבדים אותם. עם זאת, הדגם הניח שאלקטרונים בקונכיות לא יוצרים קשר זה עם זה ולא יכול היה להסביר מדוע נראה שאלקטרונים נערמים בצורה לא סדירה.

• זה מפר את עקרון אי הוודאות של הייזנברג מכיוון שהוא מחשיב כי לאלקטרונים יש גם רדיוס ומסלול ידועים.
• מודל ה- Bohr מספק ערך שגוי למצב הקרקע תנופה זוויתית מסלולית.
• זה עושה תחזיות גרועות לגבי ספקטרום אטומים גדולים יותר.
• זה לא צופה את העוצמה היחסית של קווים ספקטרליים.
• מודל בוהר אינו מסביר את המבנה הדק ואת המבנה ההיפר-פיין בקווים ספקטרליים.
• זה לא מסביר את אפקט זיימן.

העידון הבולט ביותר לדגם בוהר היה דגם זומרפלד, המכונה לעיתים דגם בוהר-זומרפלד. במודל זה אלקטרונים מסתובבים במסלולי אליפסה סביב הגרעין ולא במסלולי מעגלים. מודל זומרפלד היה טוב יותר בהסבר על השפעות ספקטרליות אטומיות, כגון אפקט סטארק בפיצול קו ספקטרלי. עם זאת, המודל לא יכול היה להכיל את המספר הקוונטי המגנטי.

בסופו של דבר, מודל הבוהר והמודלים המבוססים עליו הוחלפו במודל של וולפגנג פאולי על פי מכניקת הקוונטים בשנת 1925. מודל זה שופר כדי לייצר את הדגם המודרני, שהוצג על ידי ארווין שרדינגר בשנת 1926. כיום מוסברת התנהגות אטום המימן באמצעות מכניקת גלים לתיאור אורביטלים אטומיים.

• לקטקיה, אחשלש; סלפטר, אדווין א. (1996). "דגמים ומודלים של מימן". כתב העת האמריקני לפיזיקה. 65 (9): 933. Bibcode: 1997AmJPh..65..933L. doi:10.1119/1.18691
• לינוס קרל פאולינג (1970). "פרק 5-1". כימיה כללית (מהדורה שלישית). סן פרנסיסקו: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
• נילס בוהר (1913). "על חוקת האטומים והמולקולות, חלק א" (PDF). מגזין פילוסופי. 26 (151): 1–24. doi:10.1080/14786441308634955
• נילס בוהר (1914). "ספקטרום הליום ומימן". טבע. 92 (2295): 231–232. doi: 10.1038 / 092231d0