ボーア原子モデル

ボーア

確かにあなたは今まで見たことがあります ボーア原子モデル。 これは、この科学者が科学、特に電磁気学と電気化学のために行った非常に重要な発見です。 以前は、非常に革新的で大成功を収めたラザフォードモデルがありましたが、マクスウェルやニュートンなどの他の原子法との矛盾がいくつかありました。

この記事では、Bohrの原子モデルについて知っておく必要のあるすべてのことと、この主題に関する疑問を明確にするための詳細について説明します。

それが解決するのに役立った問題

エネルギーレベル

記事の冒頭で述べたように、この原子モデルは、他の原子法と存在する特定の矛盾を解決するのに役立ちました。 以前のラザフォードモデルでは、 負の電荷で移動する電子は、一種の電磁放射を放出しなければなりませんでした。 これは、そこにある電磁気の法則のために満たされるべきです。 このエネルギーの損失により、電子は中心に向かってらせん状になり、軌道に向かって減少します。 彼らが中心に達したとき、彼らは崩壊し、コアと衝突しました。

これは原子の核で崩壊することができなかったので理論的に問題を引き起こしました、しかし電子の軌道は異なっていなければなりませんでした。 これは、Bohr原子モデルで解決されました。 それはそれを説明します 電子は、許可され、特定のエネルギーを持つ特定の軌道で核の周りを周回します。 エネルギーはプランクの定数に比例します。

電子が移動する場所について説明したこれらの軌道は、エネルギー層またはエネルギーレベルと呼ばれていました。 つまり、電子が持つエネルギーは常に同じではなく、量子化されます。 量子レベルは、原子が見つかるさまざまな軌道です。 ある瞬間にどの軌道にあるかに応じて、それは多かれ少なかれエネルギーを持っています。 原子の核に近い軌道は、より多くのエネルギーを持っています。 一方、核から離れるほど、エネルギーは少なくなります。

エネルギーレベルモデル

周回する電子

このボーア原子モデルは、電子がXNUMXつの軌道から別の軌道にジャンプすることによってのみエネルギーを獲得または喪失できることを意味し、ラザフォードのモデルによって提案された崩壊を解決するのに役立ちました。 あるエネルギーレベルから別のエネルギーレベルに移動するとき、電磁放射を吸収または放出します。 つまり、充電量の多いエネルギーレベルから充電量の少ないレベルにジャンプすると、余分なエネルギーが解放されます。 逆に、低エネルギーレベルから高エネルギーレベルに移行すると、電磁放射を吸収します。

この原子モデルはラザフォードモデルの修正であるため、小さな中心核の特性と原子の質量の大部分が維持されます。 電子の軌道は惑星のように平坦ではありませんが、これらの電子は惑星が太陽の周りを回るのと同じように核の周りを回転していると言えます。

ボーアの原子モデルの原理

ボーア原子モデル

次に、この原子モデルの原理を分析します。 同モデルとその運用について詳しく説明しています。

  1. 正電荷を持つ粒子 それらは、原子の総量と比較して低濃度です。
  2. 負の電荷を持つ電子は、エネルギーの円形軌道で核の周りを回転しているのが見られる電子です。
  3. 電子が循環する軌道にはエネルギーレベルがあります。 サイズも設定されているため、軌道間に中間状態はありません。 それらはあるレベルから別のレベルに移動するだけです。
  4. 各軌道が持つエネルギーは、そのサイズに関連しています。 軌道が原子の核から離れるほど、より多くのエネルギーがあります。
  5. エネルギーレベルには、さまざまな数の電子があります。 エネルギーレベルが低いほど、含まれる電子は少なくなります。 たとえば、レベル2の場合、最大8つの電子が存在します。 レベルXNUMXでは、最大XNUMXつの電子が存在する可能性があります。
  6. 電子がある軌道から別の軌道に移動すると、電磁エネルギーを吸収または放出します。 あるエネルギーレベルから別のエネルギーレベルに移行すると、過剰なエネルギーが放出され、その逆も同様です。

このモデルは革新的であり、以前のモデルにはなかった素材に安定性を与えようとしました。 ガスの離散放出および吸収スペクトルも、この原子モデルで説明されました。 これは、量子化または量子化の概念を導入した最初のモデルでした。 これにより、Bohrの原子モデルは、古典的な力学と量子力学の中間にあるモデルと見なされます。 欠点もありますが、Schrödingerや他の科学者の後の量子力学の前兆モデルでした。

ボーア原子モデルの制限とエラー

フルアトム

すでに述べたように、このモデルにも特定の欠点とエラーがあります。 まず第一に、それは電子が特定の軌道だけに制限されなければならない理由を説明も与えもしません。 これは、電子が既知の半径と軌道を持っていることを直接想定しています。 しかし、そうではありません。 XNUMX年後 ハイゼンベルグの不確実性の原則はこれを反証しました。

この原子モデルは水素原子内の電子の振る舞いをモデル化することができましたが、電子の数が多い要素に関してはそれほど正確ではありませんでした。 それはそのモデルです ゼーマン効果の説明に問題があります。 この効果は、外部および静磁場の存在下でスペクトル線がXNUMXつ以上に分割されたときに見られるものです。

このモデルにあるもうXNUMXつのエラーと制限は、グラウンド状態の軌道の角運動量に誤った値を提供することです。 言及されたこれらすべてのエラーと制限により、Bohrの原子モデルは数年後に量子論に置き換えられました。

この記事で、ボーアの原子モデルとその科学への応用についてもっと学ぶことができることを願っています。


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