Квантовая теория строения атома водорода

1. Спектр водородного атома по Нильсу Бору
2. Модель атома Резерфорда-Бора
3. Постулаты Нильса Бора

На основании постулатов датского физика-теоретика Нильса Бора, а также используя планетарную модель построения атома, физики разработали количественную теорию водородного атома, осуществив расчеты требуемых радиусов постоянных орбит электрона в водородном атоме и произведя вычисления соответственных величин общего энергетического потенциала.

На основе данных постулатов стало возможным объяснить наблюдавшиеся закономерности спектров водородного атома, в соответствии с которым атом водорода поглощает и излучает фотоны с частотой:

\(\upsilon = R ( {1 \over m^2} - {1 \over n^2})\)

Где n и m являются целыми числами, R – это постоянная Ридберга.

В водородном атоме около протона, несущего положительный заряд e, всегда перемещается один электрон. Ядро обладает стабильностью и неподвижностью, поскольку его масса в 1840 раз превышает массу непосредственно электрона; первоначально ориентировочно поверхность элемента возможно рассматривать, как кругообразную.

Вычисление радиусов орбит возможно произвести благодаря установке интенсивности перемещения электрона возле ядра в водородном атоме, осуществляющего трансформирование по кругу под влиянием силы Кулона и проявляя центростремительное ускорение. По второй теории Исаака Ньютона данное вычисление используемо для всех радиусов существующих постоянных орбит компонентов в водородном атоме.

Для наиболее очевидного понятия возможных энергетических процессов атомов используют специализированные электромагнитные графики, на которых некоторое атомное состояние указывается соответственной горизонталью, именуемой в научной среде энергетическим уровнем.

Спектр водородного атома по Нильсу Бору

Для восприятия данного принципа требуется намного тщательнее осуществить рассмотрение перемещения электрона в устойчивой подобной водородной структуре, применяя постоянные орбиты.

Вся постоянная энергия электрона в этой структуре охватывает в полной мере весь потенциал кинетической энергии и вероятной инициативности электронов в электростатическом поле ядра. Осуществляя исследования квантованные индикаторы для радиуса n-ой простейшей орбиты возможно установить, что энергетический потенциал в атомном элементе имеет возможность принимать лишь определенную дискретность в формулировании.

Из определенных уравнений возможно определить, что энергетические неустойчивые состояния водородного атома образовывают специфическую очередность электромагнитных уровней, преобразовывающихся в соответствии с собственной величиной. Постоянное число n в данных уравнениях производит определение энергетических и требуемых уровней атома, таким образом, именуется ключевой квантовой величиной. Энергетическое состояние с n = 1 считается ключевым (типичным) состоянием ядра, а состояние с n > 1 является обладающим высоким возбуждением.

Модель атома Резерфорда-Бора

Британский физик Эрнест Резерфорд создал и предложил в своей статье научному миру исключительную планетарную модель атома. Применительно данной модели, возле положительно заряженного ядра, обладающего величиной Ze (Z — порядковый номер химического элемента в знаменитой таблице Менделеева, е — элементарная частица) фактически постоянно будут перемещаться электроны, располагающиеся по обе стороны изолированной орбиты.

Следовательно, атомные элементы формируют электронную оболочку. Поскольку атомы являются полностью нейтральными, тогда величина заряда ядра приравняется всеобщему заряду электронов, и возле ядра осуществляет вращение Z электронов.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Обладая информацией о том, что электрон движется по линии ядра по кольцевой орбите радиуса r, предоставляется возможность расчета кулоновской силы взаимосвязи меж электроном и атомом, указывающая на конкретное центростремительное ускорение.

С помощью большого количества исследований спектров излучения оптических лучей, а также разреженных газообразных веществ было обнаружено, что определенному газообразному веществу характерен один линейчатый спектр, складывающийся из определенных спектральных категорий, находящихся недалеко от центральных линий. Наиболее исследованным является спектр простейшего атома — водородного атома.

В том числе, в инфракрасном диапазоне спектра обнаружены линии:

• Серии Пашена v = R(n = 3, 4, 5, …). Так выглядит уравнение Ридберга для данной серии

\({1 \over \lambda} = R({1 \over 3^2} - {1 \over n^2})\)

• Серии Брэккета v = R(n = 4, 5, 6, …) Так выглядит уравнение Ридберга для данной серии

\({1 \over \lambda} = R({1 \over 4^2} - {1 \over n^2})\)

• Серии Пфунда v = R(n = 5, 6, 7, …) Так выглядит уравнение Ридберга для данной серии

\({1 \over \lambda} = R({1 \over 5^2} - {1 \over n^2})\)

• Серии Хамфриса v = R(n = 6, 7, 8, …) Так выглядит уравнение Ридберга для данной серии  

\({1 \over \lambda} = R({1 \over 6^2} - {1 \over n^2})\)

Указанные выше серии в обыкновенном спектре водородного атома возможно отразить одним уравнением, именуемым в научном мире общая формула Бальмера.

\( \lambda =b{{n^2} \over n^2 - 2^2}\)

Где     n = 3, 4, 5, 6,

b = 3645,6 Å.

На сегодняшний день для серии Бальмера применяют частный случай уравнения Ридберга:

\({1 \over \lambda} = R({1 \over 2^2} - {1 \over n^2})\)

Где     λ — длина волны,

R ≈ \(1,0973731534*10^7 м^{-1}\) — постоянная Ридберга,

n — главное квантовое число исходного уровня — натуральное число, большее либо равное 3.

В границах традиционной физики ученым не удалось выстроить модель атома.

Все уравнения для серий были выбраны эмпирическим путем и на протяжении сравнительно большого времени не обладали никакой научной обоснованностью, однако были доказаны экспериментальным путем с достаточно высокой достоверностью.

Постулаты Нильса Бора

Первым кто попытался построить высококачественную квантовую теорию атома является датский физик-теоретик Нильс Хенрик Давид Бор. Он установил перед собой цель совокупно увязать целостно все имеющиеся эмпирические законосообразности линейных принципов, планетарную модель построения атома, которую предложил британский физик Эрнест Резерфорд, а также квантовый спектр излучения и поглощения лучей света. В основание собственной теории Нильс Бор разработал два постулата.

Первый постулат физика как система постоянных состояний говорит, что атом имеет возможность находиться лишь в особых стационарных либо квантовых состояниях, каждому из которых соответствует некоторая энергия. В неизменном состоянии атом не осуществляет излучение электромагнитных волн. Неизменным состояниям элемента отвечают простейшие орбиты, по которым постоянно перемещаются электроны. Перемещение данных электронов не имеет возможности поглощать электромагнитные волны. В стационарном состоянии атома, двигаясь по кольцевой орбите, устанавливает квантовые прерывистые величины конкретного импульсного момента, отвечающие условию положения элементарных частиц.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Второй постулат Нильса Бора говорит, что излучение и поглощение энергетического потенциала атомом осуществляется при неравномерном переходе из одного неизменного состояния в иное, в то же время, есть два соотношения:

1. \(\varepsilon = E_{n2} - E_{n1}\) , где ε является излученным (поглощенным) энергетическим потенциалом, а n1, n2 – номера квантовых состояний. В спектроскопии \(E_{n1}\) и \(E_{n2}\) именуются термами.
2. Правило квантования импульсного момента: \(m\upsilon r= nh\) , где n = 1, 2, 3, …

Спектр всеобщего поглощения водородного атома является линейным, но охватывает лишь серию Лаймана при конкретных внешних условиях. Данное явление, в том числе поясняется теорией Нильса Бора. Поскольку все свободные водородные атомы часто оказываются в неизменном состоянии с самым маленьким положительным энергетическим потенциалом, тогда при движении к атомам снаружи определенной энергии, возможно заметить лишь мягкие переходы веществ из главного состояния в перевозбужденное.