In 1911 voerde de Nieuw-Zeelandse natuurkundige Ernest Rutherford samen met zijn medewerkers een experiment uit waarbij hij een heel dun gouden lemmet bestookte met alfadeeltjes van polonium (radioactief chemisch element), stelde de analyse van dit experiment Rutherford in staat om tot conclusies te komen dat: culmineerde in de aankondiging van een nieuw atoommodel, waarin hij aannam dat het atoom was samengesteld uit een dichte, positieve kern, met elektronen in een baan in uw terugkeer.
De klassieke natuurkunde bekritiseerde echter fel het model van Rutherford, omdat volgens het klassieke elektromagnetisme van Maxwell een versneld bewegende lading uitzendt. elektromagnetische golven, dus een elektron dat rond de kern draait, zou straling moeten uitzenden, energie verliezen en uiteindelijk in de kern vallen, en we weten al dat dat niet het geval is het gebeurt.
In 1914 stelde de Deense natuurkundige Niels Bohr een model voor dat bekend werd als het Bohr-atoom, of Bohr-atoommodel, gebaseerd op postulaten die de problemen van het Rutherford-model zouden oplossen, en verklaren waarom de elektronen niet spiraalsgewijs in de kern. Zoals de klassieke natuurkunde voorspelde, nam Bohr aan dat elektronen in banen om de kern draaiden. mogelijk, gedefinieerd en cirkelvormig vanwege de elektrische kracht, die kan worden berekend met de wet van Coulomb via van de vergelijking:
F = ke²
r²
Hij noemde ze stationaire banen, bovendien zenden elektronen niet spontaan energie uit, om van de ene baan naar de andere te springen, moet het een energiefoton ontvangen dat kan worden berekend dus:
E = Ef - ENik = hf
Op die manier, tenzij het precies de hoeveelheid energie ontvangt die nodig is om van de ene baan naar de andere te springen, verder weg van de kern, zal het elektron voor onbepaalde tijd in zijn baan blijven.
De energie die overeenkomt met elke baan is berekend door Bohr, kijk hoe we hetzelfde resultaat kunnen bereiken:
De elektrische kracht werkt als een middelpuntzoekende kracht, dus we hebben:
mv² = ke², dan mv² = ke² (IK)
r r² r
De kinetische energie van het elektron wordt gegeven door Eç = mv². Waar halen we dat vandaan:
ENç = ke²
2e
De potentiële energie van het elektron wordt gegeven door: EP = - ke² (II)
r
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
De totale energie zal zijn: E = Eç + ENP
E = ke² – ke² = - ke² (III)
2r r 2r
Niels Bohr nam verder aan dat het product mvr een geheel veelvoud (n) van h/2π zou moeten zijn, dat wil zeggen:
mvr = huh
2π
met n = 1,2,3...
Dus we kunnen doen:
v = huh (IV)
2πmr
Als we deze waarde in vergelijking (I) substitueren, hebben we:
m( huh )² = ke²
2πmr r
mn²h² = ke²
4π²m²r² r
wat resulteert in: n²h² = ke²
4π²mr² r
n²h² = ke²
4π²mr
4π²mr = 1
n²h² ke²
Daarom r = n²h²
4π²mke²
r = h² . n² (V)
4π²mke²
Vervanging van V in III
ENNee = - 2π² mk²e4 . 1 (ZAG)
h² n²
Met bovenstaande vergelijking (VI) is het mogelijk om de energie van het elektron in de toegestane banen te berekenen, waarbij n = 1 overeenkomt met de laagste toestand energie, of grondtoestand, die het alleen verlaat als het wordt geëxciteerd door een ontvangen foton, springend naar een meer energie, waarin het voor een extreem korte tijd zal blijven, zal het spoedig terugkeren naar de grondtoestand en een foton uitzenden van energie. Het atoommodel van Bohr verklaarde het mono-elektronische atoom van waterstof goed, en voor meer atomen complexen, zou er nog steeds een nieuwe theorie nodig zijn, de Schroedinger-theorie, die zich al op het gebied van de mechanica bevindt. quantum.
Door Paulo Silva
Afgestudeerd in natuurkunde
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
SILVA, Paulo Soares da. "Bohrs Atoom"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/atomo-bohr.htm. Betreden op 28 juni 2021.