Μειονεκτήματα του ατομικού μοντέλου του Bohr
Το ατομικό μοντέλο του Bohr εξηγεί ότι τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια στον πυρήνα. Τα επίπεδα ενέργειας καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο κινούνται τα ηλεκτρόνια. Ο Bohr υπέθεσε ότι τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν σε τροχιές σε μια ορισμένη ακτίνα. Αργότερα αποδείχθηκε λάθος από τον Werner Heisenberg στην αρχή της αβεβαιότητάς του. Το μοντέλο του Bohr επίσης δεν ευθυγραμμίζεται με τα εφέ του Zeeman και του Stark.
Στοιχεία για το ατομικό μοντέλο του Bohr
- Αυτό το ατομικό μοντέλο δόθηκε από έναν φυσικό, τον Niels Bohr, το 1913.
- Το μοντέλο του Bohr προκύπτει χρησιμοποιώντας τους κλασικούς νόμους της φυσικής και την κβαντική θεωρία της ακτινοβολίας.
- Δίνει μια νέα προοπτική για την ατομική δομή.
- Εξηγεί τη σταθερότητα ενός ατόμου.
- Δηλώνει ότι τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν/περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα.
- Οι τροχιές είναι κβαντικά κελύφη. Το πρώτο κέλυφος αντιπροσωπεύεται ως 1s2. το δεύτερο κέλυφος ορίζεται ως 2s2, 2p6.
- Τα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταπηδήσουν από τη μια τροχιά στην άλλη. Εκπέμπουν ενέργεια όταν φεύγουν από τροχιά και απορροφούν ενέργεια όταν μπαίνουν σε τροχιά.
- Το μοντέλο του Bohr εξηγεί τις κβαντικές θεωρίες και τις θεωρίες του φλοιού σθένους.
- Εξηγεί επίσης τον σχηματισμό γραμμών φάσματος στο υδρογόνο.
Προβλήματα με το μοντέλο του Bohr
- Το μοντέλο του Bohr όντως εξηγεί τον σχηματισμό γραμμών φάσματος σε άλλα άτομα. περιορίζεται μόνο στο υδρογόνο. Επειδή τα διαφορετικά στοιχεία είναι μεγαλύτερα άτομα, περιέχουν περισσότερα από ένα ηλεκτρόνια. Δεν υφίστανται φαινόμενα συσχέτισης ηλεκτρονίων.
- Η θεωρία του Bohr εξηγεί τις σφαιρικές τροχιές, όχι τις ελλειπτικές τροχιές.
- Το μοντέλο του Bohr δεν μπορεί να εξηγήσει το φαινόμενο Zeeman και το φαινόμενο Stark.
- Δεν μπορεί να εξηγήσει την ένταση των φασματικών γραμμών.
- Αυτό το μοντέλο διαφωνεί με τις μεταγενέστερες ανακαλύψεις που έδειξαν ότι ένα ηλεκτρόνιο θα μπορούσε να είναι ένα κύμα και ένα σωματίδιο.
- Δεν είναι δυνατό να εξηγήσει το τρισδιάστατο μοντέλο ενός ατόμου.
- Δεν μπορεί να περιγράψει τα σχήματα των μορίων.
Χρήσεις του ατομικού μοντέλου του Bohr
- Το ατομικό μοντέλο του Bohr εξηγεί πώς ένα άτομο γίνεται σταθερό. Ένα ηλεκτρόνιο δεν χάνει την ενέργειά του αν δεν εγκαταλείψει την τροχιά του.
- Εξηγεί επίσης το φάσμα γραμμής του υδρογόνου που σχηματίζεται όταν η ενέργεια διέρχεται μέσω ηλεκτρονίων (θερμότητα ή ηλεκτρισμός).
- Τα ηλεκτρόνια ενθουσιάζονται και πηδούν από τις τροχιές τους σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας. Όταν εξαντληθεί η ενέργεια, αναπηδούν σε χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας, καθώς δεν είναι πλέον ενθουσιασμένοι.
- Όταν τα ηλεκτρόνια πηδούν, η ενέργεια εκπέμπεται με τη μορφή φωτονίου φωτός. Κάθε φωτόνιο σχεδιάζει ένα μήκος κύματος που εμφανίζεται ως γραμμή στο φάσμα.
Βήματα για να σχεδιάσετε το μοντέλο του Bohr
- Σχεδιάστε τον πυρήνα.
- Σημειώστε τον αριθμό των νετρονίων και των πρωτονίων στον πυρήνα.
- Σχεδιάστε το πρώτο ενεργειακό επίπεδο και τα ηλεκτρόνια σε αυτό το κέλυφος.
Εδώ είναι ένα παράδειγμα του ατόμου υδρογόνου. Έχει ένα ηλεκτρόνιο, ένα πρωτόνιο και 0 νετρόνια.
Πλεονεκτήματα του μοντέλου του Bohr
- Ο ατομικός τύπος του Bohr βοηθά στην εξήγηση του τύπου Balmer.
- Δείχνει ότι η διαφορά μεταξύ των τροχιών οφείλεται στις φωτεινές τους ενέργειες.
- Το μοντέλο του Bohr εξηγεί την τιμή της αναλογικότητας R, η οποία είναι μια σταθερά.
- Το μοντέλο του Bohr μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συστήματα μονοηλεκτρονίου εκτός του υδρογόνου. Μερικά παραδείγματα δίνονται παρακάτω:
- He+:Το ήλιο έχει φορτίο 1+, που σημαίνει ότι μπορεί να δεχθεί ένα ηλεκτρόνιο. Ο ατομικός αριθμός του ηλίου είναι 2. Έτσι, χρειάζεται δύο ηλεκτρόνια για να γίνει σταθερό άτομο.
- Li 2+:Το λίθιο έχει φορτίο 2+, που σημαίνει ότι χρειάζεται δύο ηλεκτρόνια για να γίνει σταθερό. Το εξωτερικό περίβλημα του λιθίου περιέχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο. Ο ατομικός αριθμός του λιθίου είναι 3.
Ισότοπα
Τα ισότοπα είναι άτομα που έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων αλλά την ίδια ποσότητα πρωτονίων. Εξαιτίας αυτού, ο μαζικός αριθμός τους είναι επίσης διαφορετικός. Κάθε ισότοπο έχει τις μοναδικές του ιδιότητες. Η διαφορά μεταξύ δύο ισοτόπων του ίδιου στοιχείου μπορεί να είναι ότι το ένα μπορεί να θεραπεύσει μια τελική ασθένεια ενώ το άλλο μπορεί να είναι ο λόγος για αυτήν.
Ορισμένα ισότοπα είναι ραδιενεργά, πράγμα που σημαίνει ότι διασπώνται πολύ γρήγορα. Υπάρχουν επίσης σταθερά ισότοπα που δεν διασπώνται καθόλου ή διασπώνται πολύ αργά.
Μερικά κοινά ισότοπα και οι χρήσεις τους
- Phosphorus 32 (32P):Αυτό το ισότοπο του φωσφόρου χρησιμοποιείται για την ανίχνευση καρκίνου των ματιών ή του δέρματος.
- Σίδηρος (59Fe):Το ισότοπο σιδήρου χρησιμοποιείται στη διάγνωση της αναιμίας.
- Cobalt-60 (60Co):Αυτό το ισότοπο κοβαλτίου χρησιμοποιείται στην ακτινοβολία γάμμα των όγκων.
- Ιώδιο (131I):Αυτό το ισότοπο ιωδίου χρησιμοποιείται για τη διάγνωση και τη θεραπεία λοιμώξεων του θυρεοειδούς.
- Χρυσός (198Au):Αυτό το ισότοπο χρυσού χρησιμοποιείται για τη διάγνωση ηπατικών ασθενειών.
Συμπέρασμα
- Το μοντέλο του Bohr δείχνει φάσματα ατόμων που έχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο.
- Το μοντέλο του Bohr δείχνει ότι τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα σε σταθερά επίπεδα ενέργειας. Οι τροχιές μακριά από τον πυρήνα βρίσκονται σε υψηλότερα ενεργειακά επίπεδα από εκείνες κοντά στον πυρήνα.
- Όταν τα ηλεκτρόνια πηδούν σε χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας, εκπέμπουν ενέργεια με τη μορφή φωτός.
- Το φορτίο των ηλεκτρονίων στον τύπο του Bohr είναι στην 4η δύναμη του φλοιού. Η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου σχετίζεται με το μέγεθος της τροχιάς του.
- Όσο μικρότερη είναι η τροχιά, τόσο μικρότερη είναι η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου. Ομοίως, όσο μεγαλύτερη είναι η τροχιά, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου.