Modelo Bohr: Definição e Desenvolvimento

No início do século 20, o físico dinamarquês Niels Bohr fez muitas contribuições à teoria atômica e à física quântica. Entre eles está seu modelo do átomo, que era uma versão aprimorada do modelo atômico anterior de Ernest Rutherford. Isso é oficialmente conhecido como o modelo Rutherford-Bohr, mas geralmente é chamado de modelo Bohr para abreviar.

O modelo de Rutherford continha um núcleo compacto, carregado positivamente, rodeado por uma nuvem difusa de elétrons. Isso naturalmente levou a um modelo planetário do átomo, com o núcleo atuando como o sol e os elétrons como planetas em órbitas circulares como um sistema solar em miniatura.

Uma falha fundamental desse modelo, no entanto, foi que os elétrons (ao contrário dos planetas) tinham carga elétrica diferente de zero e, portanto, irradiariam energia ao orbitar o núcleo. Isso os levaria a cair no centro, irradiando uma "mancha" de energias por todo o espectro eletromagnético conforme caíam. Mas era sabido que os elétrons tinham órbitas estáveis ​​e suas energias irradiadas ocorriam em quantidades discretas chamadas linhas espectrais.

O modelo de Bohr era uma extensão do modelo de Rutherford e continha três postulados:

1. Os elétrons são capazes de se mover em certas órbitas estáveis ​​discretas sem irradiar energia.
2. Essas órbitas especiais têm valores de momento angular que são múltiplos inteiros da constante de Planck reduzida ħ (às vezes chamada de barra h).
3. Os elétrons só podem ganhar ou perder quantidades muito específicas de energia saltando de uma órbita para outra em etapas discretas, absorvendo ou emitindo radiação de uma frequência específica.

O modelo de Bohr fornece uma boa aproximação de primeira ordem dos níveis de energia para átomos simples, como o átomo de hidrogênio.

O momento angular de um elétron deve ser

Ondemé a massa do elétron,vé a sua velocidade,ré o raio em que orbita o núcleo e o número quânticoné um número inteiro diferente de zero. Já que o menor valor dené 1, isso dá o menor valor possível do raio orbital. Isso é conhecido como raio de Bohr e tem aproximadamente 0,0529 nanômetros. Um elétron não pode estar mais próximo do núcleo do que o raio de Bohr e ainda estar em uma órbita estável.

Cada valor denfornece uma energia definida em um raio definido conhecido como camada de energia ou nível de energia. Nessas órbitas, o elétron não irradia energia e, portanto, não cai no núcleo.

O modelo de Bohr é consistente com observações que levam à teoria quântica, como a fotoelétrica de Einstein efeito, ondas de matéria e a existência de fótons (embora Bohr não acreditasse na existência de fótons).

A fórmula de Rydberg era conhecida empiricamente antes do modelo de Bohr, mas se encaixa na descrição de Bohr das energias associadas a transições ou saltos entre estados excitados. A energia associada a uma determinada transição orbital é

OndeR_Eé a constante de Rydberg, en_fen_eusão asnvalores dos orbitais final e inicial, respectivamente.

O modelo de Bohr fornece um valor incorreto para o momento angular do estado fundamental (estado de menor energia); seu modelo prevê um valor de ħ quando o valor verdadeiro é zero. O modelo também não é eficaz em prever os níveis de energia de átomos maiores, ou átomos com mais de um elétron. É mais preciso quando aplicado a um átomo de hidrogênio.

O modelo viola o princípio da incerteza de Heisenberg ao considerar que os elétrons têm órbitas conhecidaseLocalizações. De acordo com o princípio da incerteza, essas duas coisas não podem ser conhecidas simultaneamente sobre uma partícula quântica.

Existem também efeitos quânticos que não são explicados pelo modelo, como o efeito Zeeman e a existência de estruturas finas e hiperfinas nas linhas espectrais.

Dois modelos atômicos principais foram criados antes do de Bohr. No modelo de Dalton, um átomo era simplesmente uma unidade fundamental da matéria. Elétrons não foram considerados. J.J. O modelo do pudim de ameixa de Thomson foi uma extensão do modelo de Dalton, que representava os elétrons incrustados em um sólido como passas em um pudim.

O modelo de nuvem de elétrons de Schrödinger veio depois do de Bohr e representou os elétrons como nuvens esféricas de probabilidade que crescem mais densas perto do núcleo.