Το πρότυπο του Bohr για το υδρογόνο Τα ατομικά φάσματα Η ανεπάρκεια του μοντέλου του Rutherford Το μοντέλο του Bohr

Τα ατομικά φάσματα

Τα ατομικά φάσματα

Η αναστροφή των φασματικών γραμμών Το υδρογόνο απορροφά τις συχνότητες που εκπέμπει. ( Νόμος του Kirchhoff )

Το πλανητικό μοντέλο « κάνει νερά » Προβλέπει μόνο συνεχή φάσματα. Το ηλεκτρόνιο επιταχύνεται. Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικά κύματα , χάνοντας ταυτόχρονα ενέργεια.

Το πλανητικό μοντέλο « κάνει νερά » Όσο πλησιέστερα είναι στον πυρήνα , τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής και επομένως η συχνότητα περιστροφής. Η συχνότητα που εκπέμπεται ισούται με την συχνότητα περιφοράς , επομένως εκπέμπει κύμα συνεχώς αυξανόμενης συχνότητας. Εκπέμπει δηλαδή συνεχές φάσμα. Εκτός αυτού σε χρόνο 10-10 s το άτομο καταστρέφεται.

Το πρότυπο του Bohr

Για να καλύψει τα προαναφερθέντα κενά ο Bohr προτείνει ένα πρότυπο ( μοντέλο ) για το άτομο του υδρογόνου. Το πρότυπο αυτό στηρίζεται στις παρακάτω παραδοχές : Α. Το ηλεκτρόνιο του ατόμου του υδρογόνου , δεχόμενο την έλξη του πυρήνα , περιστρέφεται περί αυτόν.

Για να καλύψει τα προαναφερθέντα κενά ο Bohr προτείνει ένα πρότυπο ( μοντέλο ) για το άτομο του υδρογόνου. Το πρότυπο αυτό στηρίζεται στις παρακάτω παραδοχές : Β. Το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται μόνο σε ορισμένες επιτρεπόμενες τροχιές , στις οποίες η στροφορμή του είναι κβαντωμένη , δηλαδή μπορεί να πάρει ορισμένες μόνο τιμές. L = m.υ.r Συγκεκριμένα : + -

Όπου : m : η μάζα , r : η ακτίνα , υ : η ταχύτητα , h : η σταθερά του Plank και n : ένας ακέραιος που ονομάζεται κύριος κβαντικός αριθμός. L = m.υ.r Συγκεκριμένα : + -

- - - κ.λ.π +

Η τροχιά με την μικρότερη ακτίνα ονομάζεται τροχιά του Bohr και είναι : - Οι άλλες επιτρεπόμενες τροχιές έχουν ακτίνες : - Δηλαδή : - + κ.λ.π

- - - + Το άτομο στην τροχιά με την μικρότερη ακτίνα έχει ενέργεια : Στις άλλες επιτρεπόμενες τροχιές έχει ενέργεια : - Δηλαδή : - + κ.λ.π

- + Σε ποια τροχιά έχει μεγαλύτερη ενέργεια ; Το άτομο στην τροχιά με την μικρότερη ακτίνα έχει ενέργεια : Στις άλλες επιτρεπόμενες τροχιές έχει ενέργεια : Δηλαδή : Σε ποια τροχιά έχει μεγαλύτερη ενέργεια ; κ.λ.π

Γ. Το ηλεκτρόνιο , όταν περιστρέφεται σε ορισμένη επιτρεπόμενη τροχιά , δεν εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Μη χάνοντας , λοιπόν , ενέργεια το άτομο είναι σταθερό. Θα ρωτήσετε τώρα πως γίνεται να παράγεται ηλεκτρομαγνητικό κύμα χωρίς εκπομπή ενέργειας ; Μια εξήγηση έδωσε ο De Broglie λέγοντας ότι το παραγόμενο κύμα είναι στάσιμο , δηλαδή η ενέργεια εγκλωβίζεται στην περιοχή.

Δ. Όταν το ηλεκτρόνιο μεταπηδά από μια τροχιά σε άλλη μικρότερης ενέργειας , εκπέμπεται ένα φωτόνιο του οποίου η ενέργεια είναι η διαφορά των δύο ενεργειών. Δηλαδή : + - Έτσι η ενέργεια διατηρείται.

Δ. Όταν το ηλεκτρόνιο μεταπηδά από μια τροχιά σε άλλη μικρότερης ενέργειας , εκπέμπεται ένα φωτόνιο του οποίου η ενέργεια είναι η διαφορά των δύο ενεργειών. Δηλαδή : + - Έτσι η ενέργεια διατηρείται. Αυτό ονομάζεται αποδιέγερση.

Αντίθετα για να μεταπηδήσει το ηλεκτρόνιο από μια τροχιά σε άλλη μεγαλύτερης ενέργειας πρέπει να του προσφερθεί ενέργεια : + -

Αντίθετα για να μεταπηδήσει το ηλεκτρόνιο από μια τροχιά σε άλλη μεγαλύτερης ενέργειας πρέπει να του προσφερθεί ενέργεια : + - Αυτό ονομάζεται διέγερση.

Το πρότυπο του Bohr εξηγεί τα φάσματα

Για να μην σχεδιάζουμε τροχιές χρησιμοποιούμε τα ενεργειακά διαγράμματα. Έτσι :

Το ηλεκτρόνιο « επιδιώκει » να βρίσκεται στην θεμελιώδη κατάσταση και όχι στις διεγερμένες. -

Φάσματα εκπομπής Έστω ότι για κάποιο λόγο το ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε διεγερμένη κατάσταση. Σε απειροελάχιστο χρόνο αποδιεγείρεται και εκπέμπεται ένα φωτόνιο. Ποιες είναι όμως οι δυνατές αποδιεγέρσεις ;

Φάσματα εκπομπής ….. …..

Φάσματα απορρόφησης Ένα άτομο μπορεί να διεγερθεί με προσφορά ενέργειας. Η προσφορά αυτή μπορεί να προέλθει από τα φωτόνια του λευκού φωτός. Θα απορροφηθούν μόνο τα φωτόνια εκείνα που προκαλούν διεγέρσεις. Ποιες είναι όμως οι δυνατές διεγέρσεις ;

Φάσματα απορρόφησης ….. …..

Συμπεράσματα : ….. ….. ….. ….. Το άτομο του υδρογόνου εκπέμπει : Το άτομο του υδρογόνου απορροφά : ….. ….. 1ο . Τα φάσματα είναι γραμμικά. Δηλαδή : 2ο . Όποιες συχνότητες εκπέμπει , αυτές και απορροφά.