ボーアの原子論|化学

1913 年に Neils Bohr によって提案された彼の原子論は、水素原子の構造を中心に展開しています。量子仮説では、電子は核の周りの特定のエネルギー状態を占めることができます。電子は原子核であるコアの周りを閉じた軌道で動きます。この理論は、電子がより低いエネルギーの軌道に跳躍するときに、エネルギーが放射として放出されると仮定しています。ボーアの原子理論は、原子スペクトルが励起時に固定周波数の光を生成する理由を説明しました。

ボーアの原子論の起源

ボーアは、古いスタイルの力学を使用して原子の構造を分析することで主導権を握りました。それでも、彼は実行可能な原子モデルのために、まだ初期段階の量子力学のいくつかの原理を組み込む必要があることに気付きました.

ボーアは、マックスプランクによって提唱されたエネルギーの量子化には、角運動量の次元を持つ、プランク定数と呼ばれる基本的な定数があることを発見しました。

それに基づいて、ボーアは、エネルギーが量子化されると、角運動量も量子化されると意見を述べました。次に、軌道をマークするために、量子数「n」という整数を使用しました。

さらに、ボーアは、電子が高エネルギー軌道から低エネルギー軌道にジャンプするときにエネルギーを放射し、電子が低エネルギー状態から高エネルギー状態に移動するときにエネルギーを吸収する方法を説明しました.

放出されたエネルギーは放出スペクトルであり、吸収スペクトルで吸収されたエネルギーです。

原子のスペクトルに理論的根拠が与えられたのはこれが初めてでした。また、実験事実を説明するために原子モデルが使用されたのもこれが初めてでした。

ボーアの原子理論は、これら両方の理由から先駆的な進歩です。ボーアの原子論は、原子を記述するためのボーアのモデルを提供します。主な機能については、次のセクションで説明します。

ボーアのモデル

ボーアの原子論の基本的な特徴は、正に帯電した原子核であり、その周りを負に帯電した電子が固定経路を周回します。

ラザフォードモデルから着想を得ているため、ラザフォード・ボーアモデルであると主張する人も多い.

ボーアの原子論のいくつかの顕著な特徴は次のとおりです。

周回する電子に囲まれた小さな原子核からなるフレームワークは、太陽の周りの惑星のフレームワークに似ています。主な特徴は、電子が明確に定義された特定の軌道しか占有できないことです。
ボーアのモデルは量子力学に依存しています。
ボーアは、1 つの軌道に収容できる電子の最大数は 2n2 であると主張しました。ここで、「n」は軌道の次数です。
Bohr は殻モデルをさらに修正して、陽子と電子の数が多いにも関わらず、特定の数の電子を持つ原子が他の原子よりも安定である理由を説明しました。
ボーアのモデルは、希ガスが反応しない理由も理解できました。
ボーアのモデルは、周期表の左半分の原子が還元剤である理由も説明しました。同時に、表の右側には酸化挙動が示されています。

仮説

ニール・ボーアは、理論を詳細に説明するいくつかの仮定を思いつきました。さらに、仮説は、ルールと原則を理解するための洞察を示しました。

彼はそのような分子を主に強調していたので、仮定は主に単一の電子を持つ分子に適用されました.

水素分子のボーアモデルは、次の仮説に基づいています。

電子は原子核であるコアの周りを移動します。
電子は、角運動量の量子化によって説明されるように、固定された明確な軌道を周回します。
これらの許可された軌道では、電子はエネルギーを放出しません (電磁気理論によると、電子はエネルギーを放出するはずです)
エネルギーは、電子が軌道を変えるときにのみ放射または吸収されます。
砲弾には、K、L、M、N として示されるさまざまなエネルギーレベルがあります。

制限事項

ボーアモデルは、水素原子にのみ適用できました。

水素のボーアモデルは半古いスタイルのモデルです。この理論は、電子円の古典的なアイデアを量子化の新しいアイデアと統合します。

このモデルの驚くべき結果は、多くの物理学者に、なぜそのようなモデルが何らかの手段で機能するのかを解明し、初期の量子仮説の仮説の背後にある物質科学の理解を求めるよう促しました。

ボーアの原子理論の進歩に伴い、理論では説明できない限界にも直面しています。いくつかの制限事項は次のとおりです:

ボーアの原子論は、電子が波動の性質を明らかにするというド・ブロイの理論に反しています。しかし、ボーアは電子を粒子と見なしていました。
ボーアの原子論は、単一の電子で構成される分子に対してのみ機能します。例 – 水素、リチウムなど
ボーアのモデルは、多電子粒子のスペクトルを理解できませんでした。
粒子には 3 次元がありますが、ボーアのモデルは 2 次元に指定されています。
このモデルは、分光計によって示された違いを説明できませんでした。
ボーアの原子理論では、スペクトル線の分割 (ゼーマン効果) に関する推論は行われませんでした。
ハイゼンベルクの不確定性原理によれば、電子の位置と力を同時に測定することは不可能です。しかし、ボーアは、これら 2 つのパラメーター (力と位置) は同時に計算できると述べました。

結論

ボーアの原子理論は、化学と量子力学の不可欠な部分であり、新しいアイデアと原子構造への導入をもたらしました。原子のボーアモデルによると、電子は原子構造モデルの固定軌道 (シェル) 内でのみ移動できます。また、各軌道のエネルギー準位は一定です。基本的に、ラザフォードは原子核を定義し、ボーアはそのモデルを電子とそれぞれのエネルギー準位に変換しました。

ボーアのモデルによると、電子は正に帯電した小さな原子核の周りを一連の軌道で回転します。ボーアの場合、コアからの距離は電子エネルギーに大きな影響を与えましたが、原子核への近さははるかに小さな影響を及ぼしました.