Боров модел: Дефиниција и развој

Почетком 20. века дански физичар Ниелс Бохр дао је много доприноса атомској теорији и квантној физици. Међу њима су и његов модел атома, који је био побољшана верзија претходног атомског модела Ернеста Рутхерфорда. Ово је званично познато као Рутхерфорд-Бохр модел, али се често скраћено назива Бохров модел.

Рутерфордов модел садржао је компактно, позитивно наелектрисано језгро окружено дифузним облаком електрона. То је природно довело до планетарног модела атома, при чему је језгро деловало као сунце, а електрони као планете у кружним орбитама попут минијатурног Сунчевог система.

Кључни неуспех овог модела је, међутим, био тај што су електрони (за разлику од планета) имали нула нула електричног наелектрисања и због тога би зрачили енергијом док су кружили око језгра. То би довело до тога да падну у центар, зрачећи „мрљу“ енергија кроз електромагнетни спектар док падају. Али било је познато да електрони имају стабилне орбите, а њихове зрачене енергије јављају се у дискретним количинама званим спектралне линије.

Боров модел био је продужетак Рутхерфордовог модела и садржао је три постулата:

1. Електрони се могу кретати у одређеним дискретним стабилним орбитама без зрачења енергије.
2. Ове посебне орбите имају вредности угаоног момента који су целобројни вишекратници сведене Планцкове константе ħ (понекад зване х-бар).
3. Електрони могу добити или изгубити врло специфичне количине енергије прескачући са једне орбите на другу у дискретним корацима, апсорбујући или емитујући зрачење одређене фреквенције.

Боров модел пружа добру апроксимацију нивоа првог нивоа енергетских нивоа за једноставне атоме као што је атом водоника.

Угаони момент кретања електрона мора бити

гдемје маса електрона,вје његова брзина,рје полупречник којим кружи око језгра и квантни бројнје цео број који није нула. Пошто је најнижа вредностнје 1, ово даје најнижу могућу вредност радијуса орбите. Ово је познато као Боров радијус и износи приближно 0,0529 нанометара. Електрон не може бити ближе језгру од Боровог радијуса и још увек бити у стабилној орбити.

Свака вредност одндаје одређену енергију у одређеном радијусу познатом као енергетска љуска или ниво енергије. У овим орбитама електрон не зрачи енергијом и тако не пада у језгро.

Боров модел је у складу са запажањима која воде квантној теорији као што је Ајнштајнов фотоелектрични ефекат, таласи материје и постојање фотона (иако Бор није веровао у постојање фотони).

Ридбергова формула била је емпиријски позната пре Бохровог модела, али се уклапа у Боров опис енергија повезаних са прелазима или скоковима између побуђених стања. Енергија повезана са датим орбиталним прелазом је

гдеР._Е.је Ридбергова константа ин_фин_исунвредности коначне и почетне орбитале.

Боров модел даје нетачну вредност закретног момента основног стања (стања најниже енергије); његов модел предвиђа вредност ħ када се зна да је права вредност нула. Модел такође није ефикасан у предвиђању нивоа енергије већих атома или атома са више од једног електрона. Најтачнији је када се примени на атом водоника.

Модел крши Хеисенбергов принцип несигурности јер сматра да су електрони имали познате орбитеилокације. Према принципу несигурности, ове две ствари се не могу истовремено знати о квантној честици.

Постоје и квантни ефекти који се не објашњавају моделом, попут Зеемановог ефекта и постојања фине и хиперфине структуре у спектралним линијама.

Два главна атомска модела су створена пре Боровог. У Далтоновом моделу, атом је био једноставно основна јединица материје. Електрони нису узети у обзир. Ј.Ј. Томсонов модел пудинга од шљиве био је продужетак Далтоновог, који је представљао електроне уграђене у чврсту супстанцу попут сувог грожђа у пудинг.

Сцхродингеров модел облака електрона дошао је после Бора и представљао је електроне као сферне облаке вероватноће који постају гушћи у близини језгра.