Теория атома водорода по Бору Выполнила Студентка 2 курса 213 группа Института химии
 Скачать 2.49 Mb.
|
Теория атома водорода по БоруВыполнила :Студентка 2 курса 213 группаИнститута химииРудник Е.С.Саратов 2014 Постулаты БораПервый постулат Бора: атомная система может находится только в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарном состоянии атом не излучает.Постулат находится в противоречии с классической механикой (Энергия движущихся электронов может быть любой), с электродинамикой Максвелла, т.к. допускает возможность ускоренного движения без излучения электромагнитных волн. Нильс Бор 1885-1962 При поглощении света атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией, при излучении – из стационарного с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией. Второй постулат противоречит электродинамике Максвелла, т.к. частота излученного света свидетельствует не об особенностях движения электрона, а лишь об изменении энергии атома Модель атома водорода по БоруМодель атома водорода по Бору- потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром в абсолютной системе единиц. e – модуль заряда электрона, r – расстояние от электрона до ядра. Произвольная постоянная, с точностью до которой определяется потенциальная энергия, принята равной нулю. Wp<0, так как взаимодействующие частицы имеют заряды противоположных знаков. E=Eкин+Wp – полная энергия атома. - центростремительное ускорение по второму закону Ньютона сообщает электрону на орбите кулоновская сила. Правило квантованияИз первого постулата Бора энергия может принимать только определенное значение En.Электрон движется по круговой орбите, тоmvr – момент импульса в механике - Постоянная Планка. Бор предположил, что произведение модуля импульса на радиус орбиты кратно постоянной Планка. Радиусы орбитРадиусы боровских орбит меняются дискретно с изменением числа n. Значения электронных орбит определяют: Наименьший радиус орбиты: Размеры атома определяются квантовыми законами (радиус пропорционален квадрату постоянной Планка). Классическая теория не может объяснить, почему атом имеет размеры порядка 10-8см. Энергия стационарных состояний- дискретные (прерывистые) значения энергий стационарных состояний атома (энергетические уровни). Низшее энергетическое состояниеАтом может находится сколь угодно долго. Чтобы ионизировать атом водорода, ему нужно сообщить энергию 13,53 эВ – энергия ионизации. Возбуждающий атом: n=2, 3, 4, … τ = 10-8с – время жизни в возбужденном состоянии. За время τ электрон успевает совершить около ста миллионов оборотов вокруг ядра. Излучение светаВозможные частоты излучения атома водорода:где - постоянная Ридберга R = 109737,316 см-1 Теория Бора приводит к количественному согласию с экспериментом для значений частот, излучаемых атомом водорода. Все частоты излучений атома водорода образуют ряд серий, каждому из которых соответствует определенное значение числа n и различные значения k > n. Спектральные серии водородаСерия Лаймана – открыл в 1906 г. Теодор Лайман.Данная серия образуется при переходах электронов с возбуждённых энергетических уровней на первый в спектре излучения и с первого уровня на все остальные при поглощении.Серия Бальмера – открыл в 1885 г. Иоганн Бальмер. Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней на второй в спектре излучения и со второго уровня на все вышележащие уровни при поглощении.Серия Пашена – открыл в 1908 г. Фридрих Пашен.Данная серия образуется при переходах электронов с возбужденных энергетических уровней на третий в спектре излучения и с третьего уровня на все вышележащие уровни при поглощении.В ультрафиолетовой области спектра находится серия Лаймана: В инфракрасной области спектра были также обнаружены: серия Пашена: серия Брэкета: серия Пфунда: серия Хэмфри: Возможные уровни энергии, схематически представленные на рисунке-0,33 Серия Лаймана 0 E, эВ n 1 2 3 4 5 6 7 ∞ -0,54 -0,84 -1,5 -3,38 -13,55 Серия Бальмера Серия Пашена Серия Брэкета ВыводУспехи теории атома Бора в приложении к атому водорода очевидны. Однако внастоящее время, очевидно, что она является лишь переходным мостиком от классическойфизики к квантовой, и имеет преимущественно историческое значение. Внутренниепротиворечия, заключающиеся в непоследовательном сочетании классических иквантовых законов, не позволили построить теорию многоэлектронных атомов. Дажепростейший из них, атом гелия, обладающий двумя электронами, не удалось описать врамках боровских представлений.Список литературы
|