Niel Henrik David Bohr (1913) は、物理学の偉大な名前で、水素原子の構造とそのスペクトルの一般的な特徴を定量的に説明した最初の人でした。 1912 年、ボーアはマンチェスターのアーネスト ラザフォードのグループに加わり、そこで原子論の研究を始めました。 1913 年、彼はイギリスで働いていたときにこの原子モデルを確立しました。
原子の最も初期のモデルの 1 つは、ラザフォードによって提案された惑星モデルでした。役に立ちましたが、量子論を組み込んでおらず、原子が離散的なスペクトル線を生成する理由を説明できなかったため、部分的に不正確でした.
量子論を含めるために、ニール ボーアはボーアのモデルと呼ばれる原子構造のモデルを提案しました。
ボーア原子モデル 以前のラザフォード モデルを変更するため、ラザフォード ボーア モデルとも呼ばれます。 . ボーアは、特定の仮説を立てれば、水素スペクトルの謎が解けるかもしれないと示唆した。ボーアは、ボーアの理論と呼ばれる彼の理論で、プランクのエネルギー概念の量子化を使用しました。
ボーアは、彼の理論で次の仮定を行いました:
- (a) 原子は陽子と中性子を含む原子核で構成されているため、質量と正電荷の大部分が集中しています。電子はいくつかの円軌道で原子核の周りを移動します。
- (b) 電子は、静止軌道と呼ばれる特定の非放射軌道でのみ回転します。ボーアは、移動する電子の角運動量が h/2π (h はプランク定数) の整数倍である軌道を電子が占有できることを発見しました。
mvr =nh/2π
- (c) 原子内の電子は、必要なエネルギーを得ることによって低エネルギー準位から高エネルギー準位にシフトし、電子は放射の形でエネルギーを失うことによって高エネルギー準位から低エネルギー準位に移動し、その逆も同様です。 .電子が放出または吸収するエネルギーの量は、2 つの軌道のエネルギーの差です。
hv =E2 – E1 =hc/λ
異なるエネルギー レベルまたは軌道は、1、2、3、4…（または）K、L、M、N、… シェルのような 2 つの方法で定義されます。原子核に最も近い軌道はエネルギー準位が最も低く、この軌道の電子は基底状態にあると言われています。
- 最初の軌道 (エネルギー準位) は K 殻として定義され、最大 2 つの電子を保持できます。
- 第 2 軌道 (エネルギー準位) は L 殻として定義され、最大 8 個の電子を保持できます。
- 第 3 軌道 (エネルギー レベル) は、18 個の電子を含む M 殻として定義されます。
- 同様に、第 4 軌道 (エネルギー レベル) は N シェルとして定義され、最大 32 個の電子を含むことができます。
これらの軌道は同様に増加し続けます.
軌道上の電子の分布
ボーアの原子モデルによると、軌道または殻が保持できる電子の数は次の式を使用して計算できます: 2n 2 .注-「n」は軌道またはシェルの番号です。 K シェルの場合は n=1、L シェルの場合は n=2、M シェルの場合は n=3 などです。
K 殻は最大 2 個の電子を保持でき、L 殻は最大 8 個の電子を保持できます。
通過する電子のエネルギー ボーア モデル:
ある軌道における電子のエネルギーは、電子のエネルギー準位またはエネルギー状態として知られています。原子核に最も近い軌道はエネルギー準位が最も低く、この軌道の電子は基底状態にあると言われています。より高い電子は励起されていると言われています。
電位エネルギーは次のように与えられます
E =q1q2/4πε0r
基底状態にある電子には、負のエネルギーが割り当てられます。電子を原子核から遠ざけるには、エネルギーが必要です。したがって、電子が遠ざかるにつれて、エネルギーは害が少なくなります。原子から電子を無限に移動させるために必要な最小エネルギーは、イオン化エネルギーです。
ボーアのモデルの制限:
<オール>結論
このモデルは、水素原子の量子化されたエネルギー レベルに正確に適合し、電子に許可された特定の円軌道のみを予測します。
電子がより深く束縛されると、そのエネルギーはゼロ エネルギー基準状態よりもダメージを与えます。
電子が原子核に近づくと、系からエネルギーが放出されます。
ボーアによって得られたエネルギー準位は、水素放出スペクトルから計算された値とよく一致しますが、他の原子にはうまく適用されません。ボーアのモデルは根本的に間違っています。それでも、原子構造の現在の理論を先取りしたため、歴史的に不可欠です.
