referat.clopotel.ro

Modele atomice

JJ Thomson (1904) a propus un nou model de atom static.

Atomul ar avea forma unei sfere ncrcate uniform cu (+), iar n interior

s-ar gsi electronii astfel nct atomul s fie neutru.

J Perrin (1901), Lenard (1903) i Nagaoka (1904) au propus

un model dinamic cu sarcinile pozitive concentrate n nucleu i ncon-

jurate de particule negative. Acest model este n dezacord cu teoria

electromagnetic clasic creia o particul electric n micare trebuie

s emit radiaii. Energia electronilor va scdea i ei vor cdea pe nucleu.

Rutherford prezint o analogie cu sistemul planetar. Dup acest

model, ntreaga mas este concentrat ntr-un nucleu ncrcat pozitiv.

Electronii graviteaz pe orbite circulare sau eliptice, raza atomului fiind

de 1. Raza atomului fiind de ~10.000 ori mai mare dect cea a nucleului.

Electronii n micare circular pe orbite nu cad pe nucleu datorit forei

centrifuge care echilibreaz fora de atracie dintre nucleu i electroni.

Modelul planetar al lui Rutherford explic unele proprieti ale atomilor.

Rotaia electronilor n jurul nucleului poate fi considerat ca producnd

nite cureni electrici nchii, echivalnd ca un magnet permanent.

Aceast micare explicnd comportarea magnetic a materiei.

Bohr pornete de la legile fizicii clasice i le complecteaz cu

noiuni noi de mecanic cuantic.

Sommerfeld admite c electronul se mic pe o elips, pentru a

crei caracterizare sunt necesari doi parametrii n i l. n aceast ipotez

nucleul ocup unul dintre focare. Posibilitatea micrii electronului pe

o orbit eliptic mrete numrul strilor cuantice. Numrul cuantic n

determin semiaxa mare iar cel azimutal (l) semiaxa mic i excentricitatea elipsei.

Rutherford a stabilit c

masa atomului este concentrat

n atom. El, de altfel, a propus

ca electronii se mic pe orbite

n jurul nucleului.

Electonii fiind ncrcai negativ

iar nucleul fiind ncrcat pozitiv

rezult c atomul este neutru din

punct de vedere electric.

In stnga se poate

observa paralela dintre sistemul solar

si structura unui atom

Conform teoriei lui Rutherford i legilor electrodinamicii

clasice, o sarcin electric n micare accelerat ar trebui s radieze

unde electromagnetice. Pierznd prin aceasta energie, electronul ar

trebui s se roteasc pe orbite cu raze din ce n ce mai mici (de fapt

pe o spiral), sfrind prin o cdere peste nucleu, ntocmai ca un sa-

telit artificial ce a intrat n atmosfera Pmntului. Un astfel de sistem

nu poate fi stabil i deci atomul de hidrogen nu corespunde acestui

model. O dovad c acest raionament este corect ne ofer comporta-

rea electronilor ntr-un betatron. n acest instrument, electronii sunt

accelerai pn la viteze foarte mari, fiind meninui de un cmp mag-netic pe un traseu circular. Dei raza acestor orbite este mult mai mare

dect raza atomului de hidrogen, argumentul de mai sus rmne vala-bil: electronii n micare n betatron radiaz unde electromagnetice

i deci pierd energie, ceea ce limiteaz energia pe care o pot dobndi

din acest aparat.

Niels Bohr, un ctigtor al premiului

nobel, a mai fost cunoscut ca mentor pentru tinerii fizicieni care la rndul lor au adus importante contribuii la teoriile fizicii.

Fiind director la institutul pentru Fizic Teoretic la Universitatea din Copenhaga,

Bohr a adunat laolalt cele mai ilustre mini

ca Werner Heisenberg i George Garnovy.

Alturi se afl

o schi a mode-

lului Bohr

Pentru a explica structura atomului, fizicianul danez Niels Bohr

a emis n 1913 ipoteza atomului (cunoscut ca legea lui Bohr). El a

pornit de la ideea c electronii sunt situai pe straturi fixe de energie,

sau nivele cuantice, la distane considerabile fa de nucleu. Aranjamentul acestor electroni se numete configuraie electronic. Numrul acestor electroni este egal cu numrul atomic al elementului respectiv: Hidrogenul are un singur electron orbital, Heliul are doi electroni orbitali . Straturile electronice sunt alctuite dup un model regular i un atom nu poate avea mai mult de apte straturi. Primul strat este complectat atunci cnd conine doi electroni pe el.

Al doilea poate susine pn la opt electroni i tot aa pn la ultimul strat dup regula:

Ultimii electroni determin comportamentul chimic al atomului

respectiv. Referitor la modelul Rutherford, Bohr pentru a ocoli acea

dificultate (n legtur cu prbuirea electronului pe nucleu), a pro-

pus un nou model al hidrogenului, care dei contrazice n trei privine

teoria electrodinamicii clasice, d socoteal cu o uimitoare precizie

de unele date experimentale, n special de nivelurile de energie spec-

trale ale atomului de hidrogen. Conform acestei concepii, electronul,

n atomul de hidrogen, se poate roti numai pe anumite orbite permise(presupuse circulare); n micarea sa, pe orbitele permise, electronul

nu radiaz energie; electronul poate absorbi numai energie radiant de

anumite frecvene determinate cuantic, corespunznd tranziiilor

electronice care dau natere liniilor spectrale. Nivelurile de energie spectrale corespund, conform teoriei lui Bohr, energiei electronului pe orbite cu raze din ce n ce mai mari.

Concluziile teoriei lui Bohr pot fi astfel rezumate:

Atomul este compus din nucleu care se gsete n centru i electro-Nul care se rotete n jurul nucleului.

Energia unui atom este cuantificat, adic este determinat de aaNumitele numere cuantice n (n=0,1,2,3,4). Atomii nu pot adopta

Dect anumite niveluri de energie, ale cror valori sunt invers propor-

ionale nu n2 .

Electronul n micare pe una din orbitele permise nu emite i nu

Absoarbe energie. Emisia sau absorbia de energie avnd loc numai

Atunci cnd electronul sufer o tranziie electronic ntre dou orbite

Cu niveluri de energie diferite.

Spectrele de linii sunt produse de atomi individuali, sustrai influ-

Enelor unor vecinti imediate.

Teoria lui Bohr (complectat i dezvoltat de Sommerfeld prin

Ipoteza c unele orbite electronice sunt eliptice) permite i o prevedere a unora din proprietile magnetice ale atomilor. Electronul n rotaie n jurul nucleului poate fi considerat ca un curent ntr-un circuit nchis

i, n consecin trebuie s genereze un cmp magnetic.

Nscut: 7 Oct 1885 n Copenhaga, Denmarca

Decedat: 18 Nov 1962 n Copenhaga, Denmarca

Bohr a studiat la universitatea din Copenhaga, n care a intrat n 1903. A ctigat o

medalie de aur de la Royal Danish Academy of Sciences pentru analiza teoretic a vibraiilor jeturilor de ap cu obiectivul de a determina tensiunea de suprafa.

Bohr a mers n Anglia pentru a studia mpreun cu J.J. Thomson la Cambridge.

El inteniona s-i petreac ntreaga perioad de studiu la Cambridge, la fel ca i

Thomson, dar dup o ntlnire cu Ernest Rutherford n Decembrie 1911, s-a mutat n

Manchester (1912). Acolo a lucrat cu grupul lui Rutherford la structura atomului.

Folosind ideile cuantice ale lui Plank i Einstein, Bohr a emis ipoteza c un atom nu

poate exista dect ntr-un set discret de stri de energie stabile. Bohr s-a ntors la

Copenhaga i a continuat s-i dezvolte noua teorie a atomului. Dup cteva publicaii

despre teoria atomului (care l-au influenat pe Einstein i pe ali cercettori), a devenit

director la Universitatea din Copenhaga pn la fritul vieii sale. Bohr este foarte

cunoscut pentru cercetrile fcute n structura atomului i pentru radiaii, fapt pentru

care a luat premiul Nobel pentru fizic n 1922:

Premiul Nobel n fizic 1992

"pentru serviciile sale n cercetarea structurii atomilor i a radiaiei emise de ei"

Citez ncheierea speech-ului profesorului S.A. Arhenius,

purttor de cuvnt al

Comitetului Nobel pentru fizic:

Professor Bohr. You have carried to a successful solution the problems that have presented themselves to investigators of spectra. In doing so you have been compelled to make use of theoretical ideas which substantially diverge from those which are based on the classical doctrines of Maxwell. Your great success has shown that you have found the right roads to fundamental truths, and in so doing you have laid down principles which have led to the most splendid advances, and promise abundant fruit for the work of the future. May it be vouchsafed to you to cultivate for yet a long time to come, to the advantage of research, the wide field of work that you have opened up to Science.

n 1930 Bohr i Einstein prezint un experiment de mecanic cuantic:

Bibliografie:

Chimie General (C.D. Neniescu)

Comtons Enciclopedia 1996

Microsoft Encarta 97

Internet:

http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/Mathematicians/Bohr_Niels.htmlhttp://www.nbi.dk/nbi-history.htmlhttp://www.nobel.se/laureates/physics-1922.htmlhttp://144.26.13.41/phyhist/nbohr.htmReferat.clopotel.ro