Квантовая модель Бора



Скачать 271,81 Kb.
Дата14.10.2021
Размер271,81 Kb.

МОУ « СОШ № 40»

Сообщение по химии на тему

«Квантовая модель Бора»

Выполнила: ученица 11 « А » класса

Кузнецова Дарья

г. о. Саранск 2021

Квантовая модель Бора

Модель Бора, предполагающая, что электроны движутся вокруг атомного ядра подобно планетам, обращающимся вокруг звезды, позволила объяснить химические и оптические свойства атомов. В 1922 году за эту работу Нильс Бор был награжден Нобелевской премией. Он работал вместе с другими известными учеными и нобелевскими лауреатами, такими как J.J. Томпсон и Эрнест Резерфорд, которые призвали его продолжить свои исследования в атомной области.

Интерес Бора к атомной структуре побудил его переключаться между университетами, чтобы найти тот, который дал бы ему пространство для развития его исследований на его собственных условиях. Нильс Бор начал с открытий, сделанных Резерфордом, чтобы продолжить развивать их, пока он не сможет напечатать их собственный отпечаток.

Бо́ровская моде́ль а́тома (Моде́ль Бо́ра) — полуклассическая модель атома, предложенная Нильсом Бором в 1913 г. За основу он взял планетарную модель атома, выдвинутую Резерфордом. Однако, с точки зрения классической электродинамики, электрон в модели Резерфорда, двигаясь вокруг ядра, должен был бы излучать энергию непрерывно и очень быстро и, потеряв её, упасть на ядро. Чтобы преодолеть эту проблему, Бор ввёл допущение, суть которого заключается в том, что электроны в атоме могут двигаться только по определённым (стационарным) орбитам, находясь на которых они не излучают энергию, а излучение или поглощение происходит только в момент перехода с одной орбиты на другую. Причём, стационарными являются лишь те орбиты, при движении по которым момент количества движения электрона равен целому числу постоянных Планка: {\displaystyle m_{e}vr=n\hbar \ }.

Используя это допущение и законы классической механики, а именно равенство силы притяжения электрона со стороны ядра и центробежной силы, действующей на вращающийся электрон, он получил следующие значения для радиуса стационарной орбиты {\displaystyle R_{n}} и энергии {\displaystyle E_{n}} находящегося на этой орбите электрона

Здесь  {e} — масса электрона, { Z} — количество протонов в ядре, { 0} — электрическая постоянная, {e} — заряд электрона.

Именно такое выражение для энергии можно получить, применяя уравнение Шрёдингера в задаче о движении электрона в центральном кулоновском поле.

Радиус первой орбиты в атоме водорода  R0=5,2917720859(36)⋅10−11 м[2], ныне называется боровским радиусом, либо атомной единицей длины и широко используется в современной физике. Энергия первой орбиты {\displaystyle E_{0}=-13.6} эВ представляет собой энергию ионизации атома водорода.



Экспериментальное подтверждение теории Бора



Основная статья: Опыт Франка — Герца

В 1913 году Франк и Герц поставили опыт, косвенно подтверждающий теорию Бора: атомы разреженного газа обстреливались медленными электронами с последующим исследованием распределения электронов по абсолютным значениям скоростей до и после столкновения. При упругом ударе распределение не должно меняться, так как изменяется только направление вектора скорости. Результаты показали, что при скоростях электронов меньше некоторого критического значения удары упруги, а при критической скорости столкновения становятся неупругими, электроны теряют энергию, а атомы газа переходят в возбуждённое состояние. При дальнейшем увеличении скорости удары снова становились упругими, пока не достигалась новая критическая скорость. Наблюдаемое явление позволило сделать вывод о том, что атом может или вообще не поглощать энергию, или же поглощать в количествах равных разности энергий стационарных состояний



Достоинства теории Бора

  • Объяснила дискретность энергетических состояний водородоподобных атомов.

  • Теория Бора подошла к объяснению внутриатомных процессов с принципиально новых позиций, стала первой полуквантовой теорией атома.

  • Эвристическое значение теории Бора состоит в смелом предположении о существовании стационарных состояний и скачкообразных переходов между ними. Эти положения позднее были распространены и на другие микросистемы.

Недостатки теории Бора

  • Не смогла объяснить интенсивность спектральных линий.

  • Справедлива только для водородоподобных атомов и не работает для атомов, следующих за ним в таблице Менделеева без экспериментальных данных (энергии ионизации или других).

  • Теория Бора логически противоречива: не является ни классической, ни квантовой. В системе двух уравнений, лежащих в её основе, одно — уравнение движения электрона — классическое, другое — уравнение квантования орбит — квантовое.

Теория Бора являлась недостаточно последовательной и общей. Поэтому она в дальнейшем была заменена современной квантовой механикой, основанной на более общих и непротиворечивых исходных положениях. Сейчас известно, что постулаты Бора являются следствиями более общих квантовых законов. Но правила квантования широко используются и в наши дни как приближённые соотношения: их точность часто бывает очень высокой.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница