Universitatea de Stat de Medicin i Farmacie Nicolae Testemianu

Referat la tema: Atomul dup Bohr

Iaan NicolaeModelul atomic Bohr

Modelul atomic Bohr pentru atomul de hidrogen (Z = 1) i ionii hidrogenoizi (Z > 1), cu un singur electron n cmpul de sarcin nuclear efectiv. Orbitele permise (staionare) sunt redate prin cercuri de culoare gri. Este reprezentat saltul (tranziia) electronului de pe o orbit staionar superioar pe o orbit inferioar, cu emisia unei cuante de energie.Modelul atomic Bohr este primul model de natur cuantic al atomului i a fost introdus n anul 1913 de ctre fizicianul danez Niels Bohr. Acest model preia modelul planetar al lui Ernest Rutherford i i aplic teoria cuantelor. Dei ipotezele introduse de ctre Bohr sunt de natur cuantic, calculele efective ale mrimilor specifice atomului sunt pur clasice, modelul fiind, de fapt, semi-cuantic. Modelul lui Bohr este aplicabil ionilor hidrogenoizi (He+, Li+2, Be+3, etc, adic ionii care au un singur electron n cmpul de sarcin efectiv a nucleului).Postulatele lui BohrModelul atomic al lui Bohr se bazeaz pe dou postulate:Primul postulat al lui BohrEste legat de orbitele atomice i presupune c electronul se rotete n jurul nucleului numai pe anumite orbite circulare permise, fr a emite sau a absorbi energie radiant. Aceste stri se numesc staionare i au un timp de via infinit i energie constant, atomul trecnd pe alte nivele energetice doar dac este perturbat din exterior. Electronul se menine pe o orbit staionar datorit compensrii forei centrifuge cu fora de atracie coulombian.Primul postulat a fost introdus pentru explicarea stabilitii atomului. El este n contradicie cu fizica clasic. Conform teoriilor acesteia, o sarcin electric n micare accelerat emite radiaie electromagnetic. Aceasta ar duce la scderea energiei sistemului, iar traiectoria circular a electronului ar avea raza din ce n ce mai mic, pn cnd acesta ar "cdea" pe nucleu. Experimental se constat, ns, c atomul este stabil i are anumite stri n care energia sa se menine constant.

Al doilea postulat al lui BohrAfirm faptul c un atom emite sau absoarbe radiaie electromagnetic doar la trecerea dintr-o stare staionar n alta. Energia pe care o primete sau o cedeaz este egal cu diferena dintre energiile celor dou nivele ntre care are loc tranziia. Radiaia emis sau absorbit are frecvena dat de relaia obinut n cadrul teoriei lui Max Planck

unde reprezint constanta lui Planck; mn frecvena radiaiei emise/absorbite; Em,En energiile strilor staionare ntre care are loc tranziia. Atomul trece dintr-o stare staionar n alta cu energie superioar doar dac i se transmite o cuant de energie corespunztoare diferenei dintre cele dou nivele. La revenirea pe nivelul inferior se emite o radiaie de aceeai frecven ca i la absorbie. Acest fapt exprim natura discontinu a materiei i energiei la nivel microscopic. De asemenea, frecvenele radiaiilor atomice depind de natura i structura atomului i au valori discrete, spectrele lor fiind spectre de linii.Condiia de cuantificareCuantificarea momentului cineticCondiia de cuantificare se exprim, de obicei, n legtur cu momentul cinetic L al electronului aflat n micare circular pe o orbit n interiorul atomului. unde n = 1,2,3,... este un numr ntreg, numit numr cuantic principal; reprezint constanta redus a lui Planck. Condiia rezult din primul postulat al lui Bohr, considernd ipoteza lui de Broglie referitoare la dualismul und-particul. Pentru un atom aflat ntr-o stare staionar, electronul trebuie s se deplaseze pe o orbit stabil, adic unda sa asociat sa fie staionar. Acest lucru este posibil dac lungimea traiectoriei electronului este un multiplu al lungimii de und a undei asociate. Dac r este raza traiectoriei, condiia se poate scrie

Aplicnd ipoteza lui de Broglie se obineunde p simbolizeaz impulsul electronului. De aici, .Cuantificarea razelor orbitelor electronilorPornind de la aceasta i considernd egalitatea forelor de atracie electrostatic cu cele centrifuge, se poate deduce condiia pentru cuantificarea razelor orbitelor electronilor. Pentru atomul de hidrogen (Z=1) se obine

unde mrimile reprezint , permitivitatea electric a vidului; h, constanta lui Planck; , masa electronului; , sarcina electronului; , raza corespunztoare numrului cuantic n = 1, numit i prima raz Bohr. Relaia exprim faptul c un electron se poate deplasa doar pe anumite orbite n cadrul atomului, raza acestora crescnd cu ptratul numrului cuantic principal n.Cuantificarea energiei totalen modelul planetar, nucleul este considerat fix, iar energia total a atomului este dat de suma energiilor cinetice i poteniale ale electronului aflat n micare circular. Introducnd cuantificarea razei calculat de Bohr n expresia energiei, se obine pentru atomul de hidrogen

unde cu se noteaz energia atomului de hidrogen n stare fundamental (n = 1). Se observ c energia este minim pentru n = 1, adic starea fundamental este o stare de echilibru i are un timp de via infinit. n acest caz, energia de legatur a electronului este maxim, fiind egal cu valoarea absolut a energiei unei stri legate. Celelalte stri (n > 1) se numesc stri excitate. Atomul are o infinitate de nivele de energie situate la intervale din ce n ce mai apropiate. La limit, pentru , energia tinde la valoarea zero. Valorile pozitive ale energiei sunt continue, iar electronul se deplaseaz liber pe o traiectorie deschis, n afara nucleului.Deficiene ale modeluluiAcest model nu poate explica spectrele de emisie i energia de ionizare dect pentru atomul de hidrogen i ionii hidrogenoizi. Nu a putut fundamenta stiintific spectrele unor atomi grei. Nu a putut explica formarea legaturilor duble. Nu a putut fundamenta scindarea liniilor spectrale intr-un camp perturbator.Aceste deficiente au fost rezolvate prin aparitia modelului atomic Bohr-Sommerfeld - modelul precuantic