MODELE ATOMICE

1. MODELE ATOMICE DOBRE ANDREIA 12I3

2. Modelul Thompson • Modelul Thomson este un model clasic care presupune că atomul e alcătuit din electroni dispuşi în interiorul unei sfere cu raza de ordinul 10-10m, încărcate uniform cu o sarcină pozitivă. Modelul este denumit şi "cozonacul cu stafide" datorită asemănarii dintre dispunerea particulelor negative în norul de sarcină pozitivă şi a stafidelor în aluat. A fost propus de către J.J. Thomson în anul 1906, înainte de descoperirea nucleului atomic. El presupunea că electronii oscilează în jurul unei poziţii de echilibru atunci când li se comunică energie, atomul emiţând radiaţii de diverse frecvenţe.

3. Modelul "cozonacului cu stafide", elaborat de J.J. Thomson

4. Deficiente ale modelului • Una dintre deficienţele modelului consta în faptul că frecvenţa radiaţiei emise putea avea orice valoare, lucru infirmat de seriile spectrale descoperite experimental. • În 1909, experimentele lui Geiger şi Marsden pun în evidenţă împrăştierea particulelor la trecerea printr-o foiţă metalică, fenomen ce nu putea fi explicat pe baza modelului Thomson. Ernest Rutherford a intuit că sarcina pozitivă este concentrată într-un volum mic în interiorul atomului.

5. MODELUL PLANETAR • Modelul planetar al atomului presupune ca atomul este format din nucleu,iar electronii graviteaza in jurul acestuia pe orbite circulare • Inconvenientele modelului planetar :o particula in miscare accelerata pe o traiectorie circulara emite continuu radiatii.Emitand radiatie ar insemna ca raza traiectoriei s-ar micsora continuu pana cand particula ar cadea pe nucleu deoarece acest lucru nu se intampla. • Modelul atomic Rutherford, elaborat de Ernest Rutherford în 1911, este primul model planetar al atomului. Conform acestui model, atomul este format din nucleu, în care este concentrată sarcina pozitivă, şi electroni care se rotesc în jurul nucleului pe orbite circulare, asemeni planetelor în Sistemul Solar

6. Modelul a fost dezvoltat în urma experimentelor realizate de către Hans Geiger şi Ernest Marsden în anul 1909. Ei au studiat, sub îndrumarea lui Ernest Rutherford, împrăştierea particulelor α la trecerea printr-o foiţă subţire din aur. Conform modelului atomic elaborat de Thomson, particulele trebuiau să fie deviate cu câteva grade la trecerea prin metal din cauza forţelor electrostatice. S-a constatat, însă, că unele dintre ele erau deviate cu unghiuri mai mari decât 90° sau chiar cu 180°. Aceast fapt a fost explicat prin existenţa unei neuniformităţi a distribuţiei de sarcină electrică în interiorul atomului. Pe baza observaţiilor efectuate, Rutherford a propus un nou model în care sarcina pozitivă era concentrată în centrul atomului, iar electronii orbitau în jurul acesteia. • Noul model introducea noţiunea de nucleu, fără a-l numi astfel. Rutherford se referea, în lucrarea sa din 1911, la o concentrare a sarcinii electrice pozitive: • "Se consideră trecerea unei particule de mare viteză printr-un atom având o sarcină pozitivă centrală N e, compensată de sarcina a N electroni."

7. Modelul Rutherford al unui atom de litiu . Punctele negre sunt electronii,cele rosii –protonii,iar cele albastre neutronii.

8. Deficiente ale modelului • Principalul neajuns al modelului consta în faptul că acesta nu explica stabilitatea atomului. Fiind elaborat în concordanţă cu teoriile clasice, presupunea că electronii aflaţi în mişcare circulară, deci accelerată, emit constant radiaţie electromagnetică pierzând energie. Prin urmare, în timp, electronii nu ar mai avea suficientă energie pentru a se menţine pe orbită şi ar "cădea" pe nucleu. • De asemenea, frecvenţa radiaţiei emise ar fi trebuit să ia orice valoare, în funcţie de frecvenţa electronilor din atom, fapt infirmat de studiile experimentale asupra seriilor spectrale.

9. Importanta • Modelul lui Rutherford a introdus ideea unei structuri a atomului şi a existenţei unor particule componente, precum şi posibilitatea separării acestora. Reprezentând punctul de plecare al modelului Bohr, a dus la separarea a două domenii, fizica nucleară, ce studiază nucleul, şi fizica atomului, ce studiază structura electronică a atomului. • În ciuda deficienţelor, caracterul descriptiv al modelului a permis utilizarea ca simbol al atomului şi energiei atomice.

10. Sigla a comisiei pentru energie atomica

11. Modelul atomic Bohr • Bohr realizeaza cuantificarea modelului atomic • Electronii se deplaseaza pe orbite circulare in jurul nucleului asemanator planetelor in jurul soarelui ,numai ca orbitele pe care graviteaza electronii au valori energetice bine determinate • Cuantificarea reprezinta acel procedeu prin care se impune unei marimi sa ia valori discrete(energia) • Energia emisa sau absorbita de un atom la trecerea unui atom de pe un nivel pe altul este egala cu o anumita cantitate(cuanta)de energie

12. Modelul atomic Bohr este primul model de natură cuantică al atomului şi a fost introdus în anul 1913 de către fizicianul danez Niels Bohr. Acest model preia modelul planetar al lui Ernest Rutherford şi îi aplică teoria cuantelor. Deşi ipotezele introduse de către Bohr sunt de natură cuantică, calculele efective ale mărimilor specifice atomului sunt pur clasice, modelul fiind, de fapt, semi-cuantic. Modelul lui Bohr este aplicabil ionilor hidrogenoizi (He+, Li+2, Be+3, etc, adică ionii care au un singur electron în câmpul de sarcină efectivă a nucleului).

13. Modelul atomic Bohr pentru atomul de hidrogen (Z = 1) şi ionii hidrogenoizi (Z > 1), cu un singur electron în câmpul de sarcină nucleară efectivă. Orbitele permise (staţionare) sunt redate prin cercuri de culoare gri. Este reprezentat saltul (tranziţia) electronului de pe o orbită staţionară superioară pe o orbită inferioară, cu emisia unei cuante de energie

14. Postulatele lui Bohr • Modelul atomic al lui Bohr se bazează pe două postulate • Primul postulat al lui Bohr • Este legat de orbitele atomice şi presupune că electronul se roteşte în jurul nucleului numai pe anumite orbite circulare permise, fără a emite sau a absorbi energie radiantă. Aceste stări se numesc staţionare şi au un timp de viaţă infinit şi energie constantă, atomul trecând pe alte nivele energetice doar dacă este perturbat din exterior. Electronul se menţine pe o orbită staţionară datorită compensării forţei centrifuge cu forţa de atracţie coulombiană. • Primul postulat a fost introdus pentru explicarea stabilităţii atomului. El este în contradicţie cu fizica clasică. Conform teoriilor acesteia, o sarcină electrică în mişcare accelerată emite radiaţie electromagnetică. Aceasta ar duce la scăderea energiei sistemului, iar traiectoria circulară a electronului ar avea raza din ce în ce mai mică, până când acesta ar "cădea" pe nucleu. Experimental se constată, însă, că atomul este stabil şi are anumite stări în care energia sa se menţine constantă

15. Al doilea postulat al lui Bohr • Afirmă faptul că un atom emite sau absoarbe radiaţie electromagnetică doar la trecerea dintr-o stare staţionară în alta. Energia pe care o primeşte sau o cedează este egală cu diferenţa dintre energiile celor două nivele între care are loc tranziţia. Radiaţia emisă sau absorbită are frecvenţa dată de relaţia obţinută în cadrul teoriei lui Max Planck • Emn=Em-En • unde • Em,En energiile stărilor staţionare între care are loc tranziţia. • Atomul trece dintr-o stare staţionară în alta cu energie superioară doar dacă i se transmite o cuantă de energie corespunzătoare diferenţei dintre cele două nivele. La revenirea pe nivelul inferior se emite o radiaţie de aceeaşi frecvenţă ca şi la absorbţie. Acest fapt exprimă natura discontinuă a materiei şi energiei la nivel microscopic. De asemenea, frecvenţele radiaţiilor atomice depind de natura şi structura atomului şi au valori discrete, spectrele lor fiind spectre de linii.

16. Conditia de cuantificare • Cuantificarea momentului cinetic • Condiţia de cuantificare se exprimă, de obicei, în legătură cu momentul cinetic L al electronului aflat în mişcare circulară pe o orbită în interiorul atomului L=nħ, Unde n = 1,2,3,... este un număr întreg, numit număr cuantic principal ħ=constanta redusa a lui Planck

17. Deficiente ale modelului • Acest model nu poate explica spectrele de emisie şi energia de ionizare decât pentru atomul de hidrogen şi ionii hidrogenoizi. Nu a putut fundamenta stiintific spectrele unor atomi grei. Nu a putut explica formarea legaturilor duble. Nu a putut fundamenta scindarea liniilor spectrale intr-un camp perturbator. • Aceste deficiente au fost rezolvate prin aparitia modelului atomic Bohr-Sommerfeld - modelul precuantic