Fizika

Bor atom modeli


Atom har doim olimlar tomonidan tavsiya etilgan modellar orqali o'rganilgan. Har bir model o'zlarining tegishli mualliflari tomonidan olingan nazariy formulalar va eksperimental natijalarga asoslangan farazlarni keltirib chiqardi, ular hodisalarni tushuntirishda nuqsonlar paydo bo'lmaguncha o'z kuchini yo'qotmadi. Agar shunday bo'lsa, tadqiqotchilar yangi modellarni yoki allaqachon ishlab chiqilgan nazariyalarga moslashishni taklif qilishlari kerak.

1911 yilda Ernest Ruterford atomni sayyora tizimi deb tavsiflovchi modelni taklif qildi, unda musbat zaryadlangan markaziy yadro va uning atrofida elektron aylanib yurar edi. Ruterfordning modeli muhim bo'lsa-da, ba'zi hodisalarni to'g'ri tushuntirmadi. Maksvell nazariyasiga ko'ra har qanday tezlashtirilgan zaryad elektr energiyasini yo'qotib, elektromagnit nurlanishni chiqarishi kerak. Ruterford atomining elektroni dumaloq orbitani tavsiflagan va shu sababli markaziy tezlashishga ega bo'lganligi sababli, energiya darajasini pasaytirib, doimiy nurlanishni chiqarishi kerak. Shunday qilib, u sodir bo'lmagan yadroga tushmaguncha spirali yo'lni tasvirlab berishi kerak, chunki atomlarning elektrosferalari barqaror.

Bundan tashqari, Ruterfordning modelida yana bir muammo mavjud. Maksvellning so'zlariga ko'ra, elektron chiqaradigan nurlanish harakat chastotasiga teng. Shunday qilib, elektronning harakatlanish chastotasi yadroga borgan sari doimiy ravishda o'zgarib turishi kerak, shuning uchun elektron doimiy ravishda o'zgaruvchan chastota nurlanishini ham chiqarishi kerak. Shu bilan birga, atom tomonidan chiqarilgan radiatsiya doimiy spektrga ega bo'lgan tanadan chiqadigan issiqlik radiatsiyasidan farqli o'laroq, faqat ma'lum qiymatlarning chastotalariga ega bo'lishi kerak.

Ushbu nomuvofiqliklar tufayli Niels Borr kvant g'oyalariga asoslangan yangi nazariyani ishlab chiqdi. Bor atomning elektrosferasi barqaror bo'lishi uchun ushbu atomning elektronlari ma'lum energiya sathiga ega bo'lishi kerak, deb nomlangan barqaror holatlar yoki kvant, ularning har biri ma'lum bir energiyaga mos keladi. Uning ta'kidlashicha, atom barqaror holatda radiatsiya chiqarmaydi, shuning uchun uning elektrosferasi barqaror bo'lib qoladi.

Gustav Xertz va Jeyms Frank keyingi yil barqaror davlatlar mavjudligini tasdiqladilar. Elektronlari eng past energiya darajasida bo'lgan barqaror holatga deyiladi er holati; boshqa ruxsat etilgan holatlar deyiladi hayajonlangan holatlar. Bu shuni anglatadiki, faqat quruqlik holatiga va boshqa hayajonlangan holatlarga yo'l qo'yiladi - boshqa har qanday davlatlar taqiqlanadi.

Vodorodning faqat bitta elektrondan iborat bo'lgan alohida holatini hisobga olsak, energiya sathini quyidagi ibora bilan olish mumkin:

Qaerda asosiy kvant soni n harfi (= 1, 2, 3…) va E bilan belgilanadiyo'q har bir kvant soniga mos keladigan energiya.

Muhimi, n = 1 erning energiya holatiga to'g'ri keladi. Bundan tashqari, energiya qiymatlari manfiydir, ya'ni elektron bu darajaga erishish uchun energiya olishi kerak yoki o'sha paytda yadro bilan o'zaro aloqani to'xtatishi yoki atom bilan aloqasini yo'qotishi.

Bor, shuningdek, har bir atom, bir turg'un holatdan ikkinchisiga o'tganda, ushbu holatlarga mos keladigan energiya orasidagi farqga teng miqdordagi energiya chiqaradi yoki yutadi, deb ta'kidladi. Bu natijani klassik elektromagnit nazariya bilan izohlash mumkin emas, chunki unga ko'ra, chiqarilayotgan nurlanish chastotasi elektron harakati chastotasi bilan bog'liq. Bugungi kunda biz bu noto'g'ri ekanligini bilamiz, chunki chiqarilgan nurlanish chastotasi faqat boshlang'ich va oxirgi holatlar orasidagi energiya farqiga bog'liq.

Borga ko'ra, elektronlar tomonidan berilgan tortishish kuchi tufayli musbat yadro atrofida aylanma yo'llar tasvirlangan. Kulon qonuni bu holda harakatning markazlashtiruvchi kuchi. Ushbu traektoriyalar radiusi faqat aniq belgilangan qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Masalan, vodorod uchun nurlar uchun ruxsat berilgan qiymatlar quyidagi ibora bilan berilgan:

Qayerda:

n = kvant soni (n = 1, 2, 3…);

ryo'q = n kvant soniga mos keladigan orbitaning radiusi;

r1 = erning energiya holatiga mos keladigan radius, quyidagicha berilgan:

Qayerda:

h = Plank doimiysi (h = 6.63x10)-34J s);

K = elektrostatik vakuum doimiy (K = 9x10)9 Nm² / C²);

Z = kimyoviy elementning atom raqami;

e = elektron zaryad (K = 1.6x10)-19 C);

m = elektron massasi (e = 9.1 x10)-31 kg).

Video: B5- Atom Spektrumları ve Bohr Atom Modeli (Oktyabr 2020).