Περιορισμοί του μοντέλου του Bohr

Το μοντέλο Bohr εισήχθη από τον διάσημο φυσικό Niels Bohr το 1913. Το μοντέλο του Bohr βασίζεται στην υπόθεση ότι ο πυρήνας περιβάλλεται από τα ηλεκτρόνια που ταξιδεύουν σε μια κυκλική τροχιά γύρω από τον πυρήνα. Το ατομικό μοντέλο του Bohr Εξηγήστε ότι πώς τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα σε συγκεκριμένα ενεργειακά κελύφη. Εξηγεί μερικά από τα άπειρα ειδικά ενεργειακά κελύφη γύρω από τα K,L,M,N….στα οποία περιστρέφονται τα ηλεκτρόνια και αυτό είναι το πλεονέκτημα του μοντέλου του Bohr. Υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί του μοντέλου Bohr, όπως η αδυναμία του να παρέχει επαρκείς πληροφορίες και εξηγήσεις για άτομα άλλα από τα μικρότερα, κ.λπ. Τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα του μοντέλου Bohr εξετάζονται περαιτέρω.

Ανάπτυξη του μοντέλου

Το μοντέλο Bohr βοηθά στην κατανόηση της συμπεριφοράς των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων. Το μοντέλο που πρότεινε ο Bohr βασίστηκε στην κβαντική θεωρία ακτινοβολίας του Planck. Το μοντέλο του Bohr βελτίωσε τα προηγούμενα προτεινόμενα μοντέλα, όπως το μοντέλο του Κρόνου και το μοντέλο Rutherford.

Το μοντέλο του Ράδερφορντ είχε ορισμένους περιορισμούς, τους οποίους ο Μπορ και η αιτιολόγησή του παρείχε ο ίδιος. Παράγοντες όπως η διπλή φύση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, η οποία δηλώνει ότι οι ακτινοβολίες έχουν χαρακτηριστικά κυματοειδείς και σωματιδιακά, η ακτινοβολία του μαύρου σώματος και τα φωτοηλεκτρικά φαινόμενα οδήγησαν στην ανάπτυξη του μοντέλου του Bohr. Τα προηγούμενα μοντέλα είχαν πειραματική επικύρωση, ενώ ο Bohr παρείχε θεωρητικά και εμπειρικά αποτελέσματα. Το μοντέλο Bohr είναι εξέχον σήμερα λόγω της απλότητας και των ακριβών αποτελεσμάτων του.

Ιδιότητα Electron σε αυτό το μοντέλο  

Οι ιδιότητες των ηλεκτρονίων που αναφέρονται στο μοντέλο του Bohr είναι – 

• Τα ηλεκτρόνια κινούνται/ περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα σε συγκεκριμένες τροχιές γνωστές ως διακριτές τροχιές για να υπερνικήσουν την απώλεια ενέργειας. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα χωρίς να εκπέμπουν ενέργεια σε τροχιές που είναι γνωστές ως «Στάσιμες τροχιές».
• Κάθε τροχιά σχετίζεται με μια συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας και αυτές οι τροχιές ονομάζονται κελύφη ή ενεργειακά επίπεδα. Η ενέργεια ακτινοβολείται από τα ηλεκτρόνια όταν μετακινούνται από το υψηλότερο επίπεδο ενέργειας στο χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο. Η υπόθεση εδώ ήταν ότι οι τροχιές είναι επίπεδες, και αυτή ήταν μια τέτοια περιοχή που υπέφερε από ορισμένους περιορισμούς της θεωρίας μοντέλων του Bohr.
• Ομοίως, τα ηλεκτρόνια απορροφούν ενέργεια όταν μετακινούνται από το χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο στο υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο. Αυτή η κατάσταση είναι γνωστή ως κατάσταση διεγερμένης.
• Οι τροχιές πιο κοντά στον πυρήνα με χαμηλότερα επίπεδα ενέργειας είναι πιο σταθερές από τις μακρινές τροχιές. Τα ηλεκτρόνια στη χαμηλότερη τροχιά λέγεται ότι βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση.

Υπάρχουν τόσο πλεονεκτήματα όσο και περιορισμοί της θεωρίας μοντέλων του Bohr :-

Πλεονεκτήματα του μοντέλου του Bohr 

Υπάρχουν τόσο πλεονεκτήματα όσο και περιορισμοί της θεωρίας μοντέλων του Bohr.

Τα πλεονεκτήματα είναι –

• Το μοντέλο Bohr εξήγησε τη σταθερότητα των ατόμων και την έννοια της στατικής κατάστασης ενός ηλεκτρονίου, στην οποία εξηγεί το κέρδος και την απώλεια ενέργειας από τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να χάσουν ενέργεια όταν κινούνται σε μια συγκεκριμένη τροχιά. Επομένως, δεν υπάρχει εκπομπή ακτινοβολίας και άρα αστάθεια.
• Μπόρεσε να δικαιολογήσει το φάσμα γραμμής των ιόντων υδρογόνου και ενός ηλεκτρονίου όπως He+ και Li2+.
• Προσφέρθηκε μια βάση για τον υπολογισμό της ενέργειας των ηλεκτρονίων σε άτομα υδρογόνου και παρόμοιες ενώσεις.

Περιορισμοί του μοντέλου του Bohr 

• Ένας από τους περιορισμούς του μοντέλου Bohr είναι ότι δεν μπορούσε να εξηγήσει τη διαίρεση των φασματικών γραμμών όταν αυτές χωρίζονται σε στενά τοποθετημένες γραμμές υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου (φαινόμενο Stark) και ενός μαγνητικού πεδίου (φαινόμενο Zeeman). Απέτυχε να εξηγήσει την ικανότητα των ατόμων να σχηματίζουν μόρια μέσω χημικών δεσμών.
• Στο σχέδιο Bohr, τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα θεωρούνται σε επίπεδη διάσταση. Αυτός είναι ένας από τους μεγαλύτερους περιορισμούς του μοντέλου Bohrs. Αργότερα αποκαλύφθηκε ότι η διάσταση στην οποία το ηλεκτρόνιο κινείται γύρω από τον πυρήνα είναι τρισδιάστατη.
• Ο μεγαλύτερος περιορισμός του μοντέλου του Bohr ήταν ότι απέτυχε να κάνει σωστές προβλέψεις για άτομα μεγάλου μεγέθους και να εξηγήσει το φάσμα των ατόμων που έχουν μόνο δύο ηλεκτρόνια, όπως το άτομο του ηλίου.
• Η κύρια εστίαση ήταν στο υδρογόνο, ένας άλλος περιορισμός του μοντέλου Bohr. Επιπλέον, παραβίασε την Αρχή του Heisenberg. Αυτή η αρχή δηλώνει ότι είναι αδύνατο να προσδιοριστεί η ακριβής θέση και η ορμή των ηλεκτρονίων ταυτόχρονα. Στο μοντέλο του Bohr, τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται σε μια καλά καθορισμένη κυκλική τροχιά.

Συμπέρασμα 

Αν και το μοντέλο του Bohr παρείχε κατάλληλες αιτιολογήσεις για τα προηγούμενα προτεινόμενα μοντέλα και χρησίμευσε ως βάση για πολλές δικαιολογίες και θεωρίες, υπέφερε από ορισμένους περιορισμούς. Οι περιορισμοί του μοντέλου Bohrs περιλαμβάνουν περιορισμούς όπως η εστίαση μόνο στην αδυναμία του υδρογόνου να εξηγήσει τη διάσπαση των γραμμών. Παραβίαζε την Αρχή του Heisenberg και κυρίως η όλη υπόθεση ήταν εσφαλμένη καθώς βασιζόταν στην ιδέα μιας επίπεδης διάστασης. Τέτοιοι παράγοντες επικρίθηκαν ως μερικοί από τους κρίσιμους περιορισμούς του μοντέλου Bohrs.