Bohrův model atomu

Bohrův model má atom sestávající z malého, pozitivně nabitého jádra obíhajícího záporně nabitými elektrony. Tady je bližší pohled na Bohrův model, který se někdy nazývá Rutherford-Bohrův model.

Niels Bohr v roce 1915 navrhl Bohrův model atomu. Protože Bohrův model je úpravou dřívějšího Rutherfordova modelu, někteří lidé nazývají Bohrův model Rutherford-Bohrovým modelem. Moderní model atomu je založen na kvantové mechanice. Bohrův model obsahuje některé chyby, ale je to důležité, protože popisuje většinu přijímaných rysů atomové teorie bez všech matematických prvků na vysoké úrovni moderní verze. Na rozdíl od dřívějších modelů Bohrův model vysvětluje Rydbergův vzorec pro spektrální emisní čáry atomového vodíku.

Bohrův model je planetární model, ve kterém záporně nabité elektrony obíhají malé, pozitivně nabité jádro podobné planetám obíhajícím kolem Slunce (kromě toho, že oběžné dráhy nejsou rovinné). Gravitační síla sluneční soustavy je matematicky podobná Coulombově (elektrické) síle mezi kladně nabitým jádrem a záporně nabitými elektrony.

• Elektrony obíhají kolem jádra na oběžné dráze, které mají nastavenou velikost a energii.
• Energie orbity souvisí s její velikostí. Nejnižší energie se nachází na nejmenší oběžné dráze.
• Záření je absorbováno nebo emitováno, když se elektron pohybuje z jedné orbity na druhou.

Nejjednodušším příkladem Bohrova modelu je atom vodíku (Z = 1) nebo atom vodíku (Z> 1), ve kterém záporně nabitý elektron obíhá malé kladně nabité jádro. Elektromagnetická energie bude absorbován nebo emitován, pokud se elektron pohybuje z jedné orbity na druhou. Pouze určité oběžné dráhy elektronů jsou povoleny. Poloměr možných drah se zvětšuje s n², kde n je hlavní kvantové číslo. Přechod 3 → 2 vytvoří první řádek Balmerova řada. Pro vodík (Z = 1) se získá foton o vlnové délce 656 nm (červené světlo).

Těžší atomy obsahují více protonů v jádru než atom vodíku. Aby bylo možné zrušit kladný náboj všech těchto protonů, bylo potřeba více elektronů. Bohr věřil, že každá elektronová orbita může držet pouze určitý počet elektronů. Jakmile bude hladina plná, další elektrony budou naráženy na další úroveň. Bohrův model těžších atomů tak popsal elektronové náboje. Model vysvětlil některé atomové vlastnosti těžších atomů, které nikdy předtím nebyly reprodukovány. Například skořepinový model vysvětlil, proč se atomy zmenšovaly v období (řadě) periodické tabulky, i když měly více protonů a elektronů. Vysvětlila také, proč jsou vzácné plyny inertní a proč atomy na levé straně periodické tabulky přitahují elektrony, zatímco ty na pravé straně je ztratí. Model však předpokládal, že elektrony ve skořápce spolu navzájem nekomunikují, a nedokázal vysvětlit, proč se zdálo, že se elektrony hromadí nepravidelným způsobem.

• Porušuje to Heisenbergův princip nejistoty protože považuje elektrony za známé poloměr i oběžné dráhy.
• Bohrův model poskytuje nesprávnou hodnotu pro základní stav orbitální moment hybnosti.
• To dělá špatné předpovědi ohledně spekter větších atomů.
• Nepředpovídá relativní intenzity spektrálních čar.
• Bohrův model nevysvětluje jemnou strukturu a hyperjemnou strukturu ve spektrálních liniích.
• Nevysvětluje to Zeemanův efekt.

Nejvýznamnějším zpřesněním Bohrova modelu byl Sommerfeldův model, který se někdy nazývá Bohr-Sommerfeldův model. V tomto modelu se elektrony pohybují spíše v eliptických drahách kolem jádra než v kruhových drahách. Sommerfeldův model lépe vysvětlil atomové spektrální efekty, jako je Starkův efekt při rozdělení spektrálních čar. Model však nemohl pojmout magnetické kvantové číslo.

V roce 1925 byl nakonec model Bohr a modely založené na něm nahrazeny modelem Wolfganga Pauliho založeného na kvantové mechanice. Tento model byl vylepšen, aby vytvořil moderní model, představený Erwinem Schrodingerem v roce 1926. Dnes je chování atomu vodíku vysvětleno pomocí vlnové mechaniky k popisu atomových orbitálů.

• Lakhtakia, Akhlesh; Salpeter, Edwin E. (1996). "Modely a modeláři vodíku". American Journal of Physics. 65 (9): 933. Bibcode: 1997AmJPh..65.933L. doi:10.1119/1.18691
• Linus Carl Pauling (1970). "Kapitola 5-1". Obecná chemie (3. vydání). San Francisco: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
• Niels Bohr (1913). „O ústavě atomů a molekul, část I“ (PDF). Filozofický časopis. 26 (151): 1–24. doi:10.1080/14786441308634955
• Niels Bohr (1914). "Spektra helia a vodíku". Příroda. 92 (2295): 231–232. doi: 10,1038 / 092231d0