Bohr Model of the Atom

Bohr-modellen har en atom som består av en liten, positivt laddad kärna som kretsas av negativt laddade elektroner. Här är en närmare titt på Bohr-modellen, som ibland kallas Rutherford-Bohr-modellen.

Niels Bohr föreslog Bohr-modellen för atomen 1915. Eftersom Bohr-modellen är en modifiering av den tidigare Rutherford-modellen, kallar vissa Bohr's Model Rutherford-Bohr-modellen. Atomens moderna modell är baserad på kvantmekanik. Bohr-modellen innehåller några fel, men det är viktigt eftersom den beskriver de flesta av de accepterade funktionerna i atomteorin utan all modern matematik på hög nivå. Till skillnad från tidigare modeller förklarar Bohr-modellen Rydberg-formeln för de spektrala utsläppslinjerna av atomväte.

Bohr-modellen är en planetmodell där de negativt laddade elektronerna går i en liten, positivt laddad kärna som liknar planeterna som kretsar runt solen (förutom att banorna inte är plana). Solsystemets gravitationskraft är matematiskt besläktad med Coulomb (elektrisk) kraft mellan den positivt laddade kärnan och de negativt laddade elektronerna.

• Elektroner kretsar kring kärnan i banor som har en inställd storlek och energi.
• Orbets energi är relaterad till dess storlek. Den lägsta energin finns i den minsta bana.
• Strålning absorberas eller avges när en elektron går från en bana till en annan.

Det enklaste exemplet på Bohr-modellen är för väteatomen (Z = 1) eller för en vätliknande jon (Z> 1), i vilken en negativt laddad elektron kretsar kring en liten positivt laddad kärna. Elektromagnetisk energi kommer att absorberas eller avges om en elektron går från en bana till en annan. Endast vissa elektronbanor är tillåtna. Radien för de möjliga banorna ökar när n², där n är den huvudkvantantal. Övergången 3 → 2 ger den första raden i Balmer-serien. För väte (Z = 1) producerar detta en foton med våglängd 656 nm (rött ljus).

Tyngre atomer innehåller fler protoner i kärnan än väteatomen. Fler elektroner krävdes för att avbryta den positiva laddningen för alla dessa protoner. Bohr trodde att varje elektronisk bana endast kunde innehålla ett bestämt antal elektroner. När nivån var full, skulle ytterligare elektroner stöta upp till nästa nivå. Således beskrev Bohr-modellen för tyngre atomer elektronskal. Modellen förklarade några av atomegenskaperna hos tyngre atomer, som aldrig tidigare hade reproducerats. Till exempel förklarade skalmodellen varför atomer fick mindre rörelse över en period (rad) i det periodiska systemet, även om de hade fler protoner och elektroner. Det förklarade också varför de ädla gaserna var inerta och varför atomer på vänster sida av det periodiska bordet lockar elektroner, medan de på höger sida förlorar dem. Men modellen antog att elektroner i skalen inte interagerar med varandra och kunde inte förklara varför elektroner tycktes stapla på ett oregelbundet sätt.

• Det bryter mot Heisenbergs osäkerhetsprincip eftersom den anser att elektroner har både en känd radie och bana.
• Bohr-modellen ger ett felaktigt värde för marktillståndet vinkelvinkel i kretsloppet.
• Det gör dåliga förutsägelser angående spektrumet hos större atomer.
• Det förutsäger inte de relativa intensiteterna för spektrallinjer.
• Bohr-modellen förklarar inte fin struktur och hyperfin struktur i spektrallinjer.
• Det förklarar inte Zeeman-effekten.

Den mest framträdande förfining till Bohr-modellen var Sommerfeld-modellen, som ibland kallas Bohr-Sommerfeld-modellen. I denna modell reser elektroner i elliptiska banor runt kärnan snarare än i cirkulära banor. Sommerfeld-modellen var bättre på att förklara atomspektrala effekter, till exempel Stark-effekten i spektrallinjen. Modellen kunde dock inte rymma det magnetiska kvantantalet.

I slutändan ersattes Bohr-modellen och modeller baserade på den Wolfgang Paulis modell baserad på kvantmekanik 1925. Denna modell förbättrades för att producera den moderna modellen, som introducerades av Erwin Schrodinger 1926. Idag förklaras beteendet hos väteatomen med hjälp av vågmekanik för att beskriva atombanor.

• Lakhtakia, Akhlesh; Salpeter, Edwin E. (1996). "Modeller och modeller av väte". American Journal of Physics. 65 (9): 933. Bibcode: 1997AmJPh..65..933L. doi:10.1119/1.18691
• Linus Carl Pauling (1970). "Kapitel 5-1". Allmän kemi (3: e upplagan). San Francisco: W.H. Freeman & Co. ISBN 0-486-65622-5.
• Niels Bohr (1913). "Om konstitutionen för atomer och molekyler, del I" (PDF). Filosofiskt tidskrift. 26 (151): 1–24. doi:10.1080/14786441308634955
• Niels Bohr (1914). "Spektra för helium och väte". Natur. 92 (2295): 231–232. doi: 10.1038 / 092231d0