MODELUL CUANTIC AL ATOMULUI

DEFINTIE Modelul cuantic al atomului

reprezintă o schimbare fundamentală sub aspect grafic al modelului atomic în comparaţie cu atomul lui Bohr. Fizicieni ca Heinsenberg, Schrödinger si Dirac au eliminat orbitele clasice ale electronilor şi le-au înlocuit cu orbitali, volume spaţiale caracterizate de probabilitatea prezenţei electronilor. In esenta, acest model preia modelul planetar al lui Rutherford si ii aplica teoria cuantica.

Acest model a fost elaborat de Niels Bohr in 1913

CARACTERISTICI Principalele caracteristici ale modelului cuantic al atomului

sunt următoarele:- starea atomului este descrisă de funcţii matematice;- atomul este constituit din nucleu (quarcuri care formează protoni şi neutroni) şi electroni distribuiţi în jurul nucleului;- electronii nu se mişcă pe orbite fixe în jurul nucleului, ci ocupă orbitali cu diferite forme, funcţie de tipul de atom; orbitalul reprezintă volumul din spaţiul din jurul nucleului caracterizat de o mare probabilitate de a găsi electroni;- nivelurile de energie sunt compuse din mai multe substraturi energetice;- nici un orbital nu conţine electroni identici (cu aceleaşi numere cuantice) 

CARACTERISTICI Modelul atomic al lui Niels

Bohr (1885-1962) funcţionează foarte bine pentru atomul de hidrogen şi explică spectrul atomic, dar nu este adecvat atomilor cu un număr mai mare de electroni. Un număr de întrebări ca de exemplu: de ce electronii sunt ţintuiţi pe anumite niveluri energetice, de ce prima orbită poate ţine doar 2 electroni, iar celelalte orbite câte 8 sau mai multe nu pot fi lămurite de către teoria ce susţine modelul atomic al Bohr.

IpotezeAvând ca punct de plecare atomul lui

Rutherford, Bohr a dezvoltat o teorie prin care se putea prezice lungimea de undă a radiaţiei atomului.

Teoria lui Bohr a fost deosebit de îndrăzneaţă, fundamentându-se pe câteva ipoteze ce au revoluţionat modul de înţelegere a atomului, deşi erau privite cu suspiciune de fizicienii vremii:

-  atomii emit radiaţie numai la anumite frecvenţe (frecvenţe discrete);- electronii pot orbita numai la anumite distanţe de nucleu, intrând în contradicţie cu modelul atomic al lui Rutherford care lăsa libertate de mişcare absolută electronilor;-  radiaţia poate fi emisă numai când un electron face un "salt" dintr-o stare staţionară într-alta (de pe o orbită superioară pe una inferioară). În 1914 fizicienii James Franck şi Gustav Hertz au dovedit experimental că atomii absorb şi emit radiaţie numai atunci când electronii realizează saltul dintre stările staţionare (orbite).

3.POSTULATELE LUI BOHR 1. Starile legate ale

atomului sunt stari in care acesta nu emite si nu absoarbe energie. Ele se numesc stari stationare; energia unei stari stationare este constanta in timp

3.POSTULATELE LUI BOHR

Condiția de mișcare a electronului în jurul nucleului

Electronul negativ al atomului este antrenat într-o mișcare circulară de către forța electrică de atracție din partea sarcinii pozitive a nucleului. Deci forța electrostatică joacă rolul forței centripete.

m= masa electronuluiv= viteza electronuluir= raza orbitalăe= sarcina electrică elementarăε0= permitivitatea electrică

Condiția de cuantificareCondiția de cuantificare se exprimă, de

obicei, în legătură cu momentul cinetic L  al electronului aflat în mișcare circulară pe o orbită în interiorul atomului.

Condiția rezultă din primul postulat al lui Bohr, considerând ipoteza lui de Broglie referitoare la dualismul undă-particulă. Pentru un atom aflat într-o stare staționară, electronul trebuie să se deplaseze pe o orbită stabilă, adică unda sa asociată sa fie staționară. Acest lucru este posibil dacă lungimea traiectoriei electronului este un multiplu al lungimii de undă   a undei asociate. Dacă r  este raza traiectoriei, condiția se poate scrie:

4.DEFICIENTE

Acest model nu poate explica spectrele de emisie si energia de ionizare decat pentru atomul de hidrogen si ionii hidrogenati.

Deşi ideile lui Niels Bohr privitoare la mecanismele atomului au fost revoluţionare, nu toate s-au dovedit perene, fiind invalidate de cercetări ulterioare. Două sunt însă conceptele care au "supravieţuit" progreselor fizicii secolului al XX-lea: (1) existenţa unor stări staţionare fundamentale ale electronilor (orbite în care electronul nu radiază);(2) relaţia dintre frecvenţa radiaţiei electronului şi diferenţa de energie dintre stările iniţiale şi finale ale electronului.