logo search
8

2. Основные сведения по теории строения атома.

В 1897 г. Дж. Томсон открыл электрон; в 1909 г. Р. Малликен определил его заряд, который равен 1,6·10-19 Кл. В 1910 г. Э. Резерфорд провел опыты по бомбардировке металлической фольги -частицами, в результате опытов было установлено, что некоторые -частицы рассеиваются фольгой. Отсюда Э. Резерфорд предложил ядерную планетарную модель атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена основная часть массы атома, и электронов, вращающихся вокруг ядра по орбитам, подобно планетам солнечной системы. Однако, Э. Резерфорд не смог объяснить устойчивость атома и наличие линейчатых спектров атомов; как показывает теория электромагнитного поля, электроны в этом случае должны двигаться по спирали, непрерывно излучая энергию, и падать на ядро.

В 1913г. датский ученый Н. Бор, используя модель Резерфорда и теорию Планка, предложил модель строения атома водорода.

Основные положения своей теории Н. Бор сформулировал в виде постулатов (утверждений, принимаемых без доказательств):

I постулат. Электрон в атоме находится на определенных стационарных орбитах и при этом не излучает и не поглощает энергии.

Каждая орбита имеет номер n (1, 2, 3, 4, ...), который назвали главным квантовым числом. Бор вычислил радиусы орбит. Радиус первой орбиты (боровский радиус r0) был 5,29 · 10-13 м, радиус других орбит вычислялся по формуле:

rn =5,29·10-13 · n 2

Энергия электрона (эВ) зависила от значения главного квантового числа п:

Еп= - 13,6(1/n2)

Атом водорода обладает минимальной энергией, когда электрон находится на первой орбите (рис. 1). Такое состояние называется основным. При переходе электрона на более высокие орбиты атом становится возбужденным. Такое состояние атома неустойчиво.

Рис.1 Схема энергетических состояний атома водорода.

II постулат. При переходе электрона с одного стационарного состояния (энергетического уровня) на другой происходит излучение или поглощение энергии в виде кванта, энергия которого равна разности энергий в конечном и начальном состояниях.

Ek - EH = h , (1)

где h - постоянная Планка; h = 6,626 · 10-34 Дж·с

- частота волны