Modelul Bohr, introdus de fizicianul danez Niels Bohr in 1913, a reprezentat un pas important in incercarea de a intelege atomul.

Niels Bohr

Niels Bohr

Ganditorii din Grecia Antica credeau deja ca materia era compusa din particule de baza minuscule care nu puteau fi divizate mai mult. A fost nevoie de mai mult de 2.000 de ani pentru ca stiinta sa avanseze suficient de mult pentru a dovedi ca aceasta teorie este corecta. Calatoria spre intelegerea atomilor si a functionarii lor interne a fost lunga si complicata.

John Dalton

John Dalton

Chimistul britanic John Dalton a fost cel care, la inceputul secolului al XIX-lea, a reinviat ideile grecilor antici, conform carora materia era compusa din mici particule indivizibile numite atomi. Dalton credea ca fiecare element chimic era format din atomi cu proprietati distincte care puteau fi combinati in diversi compusi, potrivit Britannica.

Teoriile lui Dalton erau corecte in multe privinte, in afara de premisa de baza conform careia atomii erau cea mai mica componenta a materiei care nu putea fi descompusa in nimic mai mic. La aproximativ o suta de ani dupa Dalton, fizicienii au inceput sa descopere ca atomul era, de fapt, destul de complex in interior.

Joseph John Thomson

Joseph John Thomson

Fizicianul britanic Joseph John Thomson a facut prima descoperire majora in intelegerea atomilor in 1897, cand a descoperit ca atomii contin mici particule cu sarcina negativa pe care le-a numit electroni. Thomson credea ca electronii pluteau intr-o „supa” incarcata pozitiv in interiorul sferei atomice, potrivit Khan Academy.

14 ani mai tarziu, Ernest Rutherford, nascut in Noua Zeelanda si fost student al lui Thomson, a contestat aceasta reprezentare a atomului atunci cand a descoperit, in urma unor experimente, ca atomul trebuie sa aiba un mic nucleu incarcat pozitiv asezat in centrul sau.

Modelul Atomic al lui Rutherford

Modelul Atomic al lui Rutherford

Pe baza acestei descoperiri, Rutherford a dezvoltat apoi un nou model de atom, modelul Rutherford. Conform acestui model, atomul nu mai era format doar din electroni care pluteau intr-o supa, ci avea un mic nucleu central, care continea cea mai mare parte a masei atomului. In jurul acestui nucleu, electronii se roteau in mod similar cu planetele care orbiteaza in jurul soarelui in sistemul nostru solar, potrivit Britannica.

Ernest Rutherford

Ernest Rutherford

Cu toate acestea, unele intrebari au ramas fara raspuns. De exemplu, cum a fost posibil ca electronii sa nu se prabuseasca in nucleu, din moment ce sarcina lor opusa ar insemna ca ar trebui sa fie atrasi de acesta? Mai multi fizicieni au incercat sa raspunda la aceasta intrebare, inclusiv Niels Bohr, elevul lui Rutherford.

Bohr a fost primul fizician care a apelat la teoria cuantica, pe atunci in curs de aparitie, pentru a incerca sa explice comportamentul particulelor din interiorul celui mai simplu dintre toti atomii: atomul de Hidrogen. Atomul de hidrogen este format dintr-un nucleu greu cu un proton incarcat pozitiv, in jurul caruia orbiteaza un singur electron, mult mai mic si mai usor, incarcat negativ. Intregul sistem se aseamana putin cu soarele pe a carui orbita se afla o singura planeta.

Bohr a incercat sa explice legatura distantei dintre electron si nucleu, energia electronului si lumina absorbita de atomul de hidrogen, folosind o mare noutate a fizicii din acea perioada: constanta Planck.

Max Planck

Max Planck

Constanta Planck a fost rezultatul investigatiei fizicianului german Max Planck cu privire la proprietatile radiatiei electromagnetice ale unui obiect perfect ipotetic numit corp negru.

In mod ciudat, Planck a descoperit ca aceasta radiatie, inclusiv lumina, nu este emisa intr-un continuum, ci mai degraba in pachete discrete de energie care pot fi doar multiplii unei anumite valori fixe, potrivit Physics World. Aceasta valoare fixa a devenit constanta Planck. Max Planck a numit aceste pachete de energie cuante, oferind astfel un nume unui tip complet nou de fizica, care urma sa dea peste cap intelegerea oamenilor de stiinta despre lumea noastra.

Ce rol joacă constanta Planck în cazul atomului de hidrogen? În ciuda comparației frumoase, atomul de hidrogen nu este exact ca sistemul solar. Electronul nu orbitează în jurul soarelui său — nucleul — la o distanță fixă, ci poate sări între diferite orbite în funcție de câtă energie transportă, a postulat Bohr. El poate orbita la distanța lui Mercur, apoi poate sări pe Pământ, apoi pe Marte.

Electronul nu aluneca intre orbite treptat, ci face salturi discrete atunci când ajunge la nivelul energetic potrivit, destul de in concordanta cu teoria lui Planck, explica fizicianul Ali Hayek pe canalul sau de YouTube.

Bohr credea ca exista un numar fix de orbite pe care electronul le poate parcurge. Atunci cand electronul absoarbe energie, acesta sare pe un strat orbital superior. Atunci cand pierde energie prin radiatie, el coboara pe o orbita inferioara. Daca electronul ajunge pe stratul orbital superior si continua sa absoarba energie, va sari cu totul din atom.

Raportul dintre energia electronului si frecventa radiatiei pe care o emite este egal cu constanta Planck. Energia luminii emise sau absorbite este exact egala cu diferenta dintre energiile orbitelor si este invers proportionala cu lungimea de unda a luminii absorbite de electron, potrivit lui Ali Hayek.

Cu ajutorul modelului sau, Bohr a putut calcula liniile spectrale — liniile din spectrul continuu al luminii — pe care le-ar absorbi atomii de hidrogen.

Modelul Atomic al lui Bohr, exemple

Modelul Atomic al lui Bohr, exemple

Modelul Bohr parea sa functioneze destul de bine pentru atomii cu un singur electron. Dar, in afara de hidrogen, toti ceilalti atomi din tabelul periodic au mai multi, unii chiar mult mai multi, electroni care orbiteaza in jurul nucleului lor. De exemplu, atomul de oxigen are opt electroni, iar atomul de fier are 26 de electroni.

Odata ce Bohr a incercat sa isi foloseasca modelul pentru a prezice liniile spectrale ale unor atomi mai complecsi, rezultatele au devenit progresiv distorsionate.

Exista doua motive pentru care modelul lui Bohr nu functioneaza pentru atomii cu mai mult de un electron, potrivit Chemistry Channel.

In primul rand, interactiunea mai multor atomi face ca structura energetica a acestora sa fie mai greu de prezis.

De asemenea, modelul lui Bohr nu a luat in considerare unele dintre principiile cheie ale fizicii cuantice, cel mai important fiind faptul ciudat si uluitor ca particulele sunt si unde, potrivit site-ului educational Khan Academy.

Ca urmare a mecanicii cuantice, miscarea electronilor in jurul nucleului nu poate fi prezisa cu exactitate. Este imposibil sa se stabileasca cu exactitate viteza si pozitia unui electron in orice moment. Prin urmare, straturile pe care orbiteaza acesti electroni nu sunt linii simple, ci mai degraba nori difuzi, mai putin definiti.

La numai cativa ani dupa publicarea modelului, fizicienii au inceput sa imbunatateasca munca lui Bohr pe baza principiilor nou descoperite ale comportamentului particulelor. In cele din urma, a aparut modelul mecanic cuantic mult mai complicat, inlocuzand modelul Bohr. Dar pentru ca lucrurile devin mult mai putin ordonate atunci cand toate principiile cuantice sunt puse la punct, modelul Bohr este probabil ca inca este primul lucru pe care il descopera majoritatea studentilor la fizica in incercarea lor de a intelege ce guverneaza materia in lumile microscopice.

Traducere si adaptare dupa space.com.

Recent Posts

Leave a Comment

Tinem legatura?

Daca doriti sa ma contactati, imi puteti trimite un mail folosind formularul de contact de mai jos.

Not readable? Change text. captcha txt
alexandr soljenitin, ucraina, criza din ucrainalumea vrea sa fie inselata