En 1911, le physicien néo-zélandais Ernest Rutherford, avec ses collaborateurs, a réalisé une expérience dans laquelle il a bombardé une lame d'or très mince avec particules alpha du polonium (élément chimique radioactif), l'analyse de cette expérience a permis à Rutherford de conclure que a culminé avec l'annonce d'un nouveau modèle atomique, dans lequel il supposait que l'atome était composé d'un noyau dense et positif, avec des électrons en orbite dans ton retour.
Cependant, la physique classique a sévèrement critiqué le modèle de Rutherford, car selon l'électromagnétisme classique de Maxwell, une charge en mouvement accéléré émet des ondes électromagnétiques, donc un électron tournant autour du noyau devrait émettre un rayonnement, perdre de l'énergie et finir par tomber dans le noyau, et nous savons déjà que ce n'est pas le cas. ça arrive.
En 1914, le physicien danois Niels Bohr a proposé un modèle connu sous le nom d'atome de Bohr, ou modèle atomique de Bohr, sur la base de postulats qui résoudraient les problèmes du modèle de Rutherford, expliquant pourquoi les électrons ne tomberaient pas en spirale dans le cœur. Comme la physique classique l'avait prédit, Bohr supposait que les électrons tournaient autour du noyau en orbite. possible, défini et circulaire en raison de la force électrique, qui peut être calculée par la loi de Coulomb à travers de l'équation :
F = ke²
r²
Il les a appelés orbites stationnaires, d'ailleurs, les électrons n'émettent pas spontanément d'énergie, pour sauter d'une orbite à une autre, il doit recevoir un photon d'énergie qui peut être calculé Donc:
E = EF - ETje = hf
De cette façon, à moins qu'il ne reçoive exactement la quantité d'énergie nécessaire pour sauter d'une orbite à une autre, plus loin du noyau, l'électron restera indéfiniment sur son orbite.
L'énergie correspondant à chaque orbite a été calculée par Bohr, voyez comment on peut arriver au même résultat :
La force électrique agit comme une force centripète, on a donc :
mv² = ke², alors mv² = ke² (JE)
r r² r
L'énergie cinétique de l'électron est donnée par Eç = ½ mv². Où trouve-t-on ça :
ETç = ke²
2e
L'énergie potentielle de l'électron est donnée par: EP = - ke² (II)
r
L'énergie totale sera: E = Eç + ETP
E = ke² – ke² = - ke² (III)
2r r 2r
Niels Bohr a en outre supposé que le produit mvr devrait être un multiple entier (n) de h/2π, c'est-à-dire :
mvr = hein
2π
avec n = 1,2,3...
On peut donc faire :
v = hein (IV)
2πm
En substituant cette valeur dans l'équation (I), nous avons :
m( hein )² = ke²
2πm
mn²h² = ke²
4π²m²r² r
ce qui se traduit par: n²h² = ke²
4π²mr² r
n²h² = ke²
4π²m
4π²m = 1
n²h² ke²
Donc r = n²h²
4π²mke²
r = h² . n² (V)
4π²mke²
Remplacer V en III
ETnon = - 2π² m k²e4 . 1 (VU)
h² n²
Avec l'équation (VI) ci-dessus, il est possible de calculer l'énergie de l'électron dans les orbites autorisées, où n = 1 correspondant à l'état le plus bas l'énergie, ou état fondamental, qu'il ne quittera que s'il est excité par un photon reçu, sautant à un niveau plus l'énergie, dans laquelle il restera pendant une période de temps extrêmement courte, il reviendra bientôt à l'état fondamental en émettant un photon de énergie. Le modèle atomique de Bohr a bien expliqué l'atome monoélectronique d'hydrogène, et pour plus d'atomes complexes, une nouvelle théorie serait encore nécessaire, la théorie de Schroedinger, qui est déjà dans les domaines de la mécanique. quantum.
Par Paulo Silva
Diplômé en Physique
