БУДОВА АТОМА

4. Модель атома Бора

Поштовхом для подальшого розвитку моделі атома Нільсоном Бором став відкритий у 1885 році Дж. Бальмером факт, що довжини хвиль усіх ліній видимого спектра газоподібного водню можна обчислити простою математичною формулою:

λ — довжина хвилі лінії спектра;

R_Н — стала Рідберга;

n — порядкове число (n > 2).

 

 

n	λ/нм	Лінія	Колір
3	656	Нα	червоний
4	486	нβ	синій
5	434	нγ	фіолетовий
6	410	Нδ	фіолетовий

 

Для пояснення цієї формули Бор використав основи створеної Максом Планком і Альбертом Ейнштейном квантової теорії:

♦ енергію неможливо поділити на які завгодно малі порції. Так само як і в матерії, існує найменша порція енергії — квант енергії;

♦ енергія електромагнітного випромінювання залежить від відповідної довжини хвилі цього випромінювання. Найменша порція енергії певної довжини хвилі або частоти становить квант світла або фотон.

Е = h ∙ f,

Е — енергія фотона;

h — стала Планка;

f — частота фотона.

У своїй моделі атома Бор використав уявлення про ядерну модель і електрони, що обертаються навколо атомного ядра.

 

 

Незважаючи на суперечності, характерні для ядерної моделі, Бор на основі квантової теорії сформулював два робочих припущення, так звані постулати.

Постулат — це припущення, що приводить до прийнятного результату, хоча теоретично його неможливо обґрунтувати. На противагу постулату гіпотеза повинна відповідати прийнятій теорії.

1-й постулат Бора (про орбіти електрона):

електрони обертаються навколо атомного ядра по певних (стаціонарних) орбітах, не випромінюючи і не поглинаючи енергію. При цьому енергія електронів має лише строго визначені значення, які відповідають даній орбіті.

2-й постулат Бора (про зміну електронної орбіти):

перехід електрона з віддаленішої від ядра орбіти на ближчу до нього відбувається стрибкоподібно і супроводжується випромінюванням (фотона) з частотою f.

 

 

E_ni — енергія електрона на віддаленішій від ядра орбіті;

Е_n1 — енергія електрона на ближчій до ядра орбіті.

Число n₁ ... n_i завжди є цілим числом і описує можливі орбіти, на яких може обертатися електрон. Орбіта з n₁ = 1 має найменшу енергію, вона розташована найближче до ядра, n₁=2 описує орбіту з більшою енергією, вона розташована далі від ядра.

Запам’ятайте: число п дає інформацію про можливі кванти енергії. Тому його називають головним квантовим числом.

 

Досягнення моделі Бора

 

 

♦ Модель Бора дозволила пояснити відомі серії ліній спектра водню.

♦ Інші серії ліній спектра водню у невидимому діапазоні були передбачені, а згодом експериментально підтверджені.

♦ Для спектра водню вдалося скласти загальну формулу, яка дійсна для усіх серій спектральних ліній:

n₁ — квантове число для орбіти з найменшою енергією у відповідній серії спектральних ліній;

n_i — квантові числа для орбіт відповідно з вищими енергіями;

n_i > n₁.

♦ Вдалося обчислити радіус атома Гідрогену.