ДОВІДНИК З ХІМІЇ
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 |
Н α |
червоний |
4 |
486 |
н β |
синій |
5 |
434 |
н γ |
фіолетовий |
6 |
410 |
Н δ |
фіолетовий |
Для пояснення цієї формули Бор використав основи створеної Максом Планком і Альбертом Ейнштейномквантової 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 n i — енергія електрона на віддаленішій від ядра орбіті;
Е n 1 — енергія електрона на ближчій до ядра орбіті.
Число n 1 ... ni завжди є цілим числом і описує можливі орбіти, на яких може обертатися електрон. Орбіта з n 1 = 1 має найменшу енергію, вона розташована найближче до ядра, n 1=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:
n 1 — квантове число для орбіти з найменшою енергією у відповідній серії спектральних ліній;
ni — квантові числа для орбіт відповідно з вищими енергіями;
ni> n1.
- Вдалося обчислити радіус атома Гідрогену.