Electromagnetisme |
Moviment de les partícules carregades Forces sobre
L'oscil·loscopi Separació de llavors Accelerador lineal Mesura de la relació càrrega/massa Mesura de la unitat fonamental de càrrega L'espectròmetre de masses El ciclotró Camps elèctric i |
Model atòmic de Bohr | |||||||||||||||||||||
|
Un àtom té una dimensió de l'ordre de 10-9 m. Està compost per un nucli relativament pesat (les dimensions del qual són de l'ordre de 10-14 m) i al voltant del qual es mouen els electrons, cadascun de càrrega –e (-1.6 10-19 C) i de massa me (9.1·10-31 kg). El nucli està compost per protons i neutrens. El nombre Z de protons coincideix amb el nombre d'electrons en un àtom neutre. La massa d'un protó o d'un neutró és aproximadament 1850 vegades la d'un electró. En conseqüència, la massa d'un àtom és pràcticament igual a la del nucli. Tanmateix, els electrons d'un àtom són els responsables de la majoria de les propietats atòmiques que es reflecteixen en les propietats macroscòpiques de la matèria. El moviment dels electrons al voltant del nucli s'explica considerant tan sols les interaccions entre el nucli i els electrons (la interacció gravitatòria és completament negligible).
La intensitat de la interacció gravitatòria és negligible en comparació amb la interacció electromagnètica.
Model atòmic de BohrEl model de Bohr és molt senzill i recorda el model planetari de Copèrnic, els planetes descrivint òrbites circulars al voltant del Sol. L'electró d'un àtom o d'un ió hidrogenoid descriu també òrbites circulars, però els radis d'aquestes òrbites no poden tenir qualsevolr valor. Considerem un àtom o un ió amb un sol electró. El nucli, de càrrega Ze, és suficientement pesat com per a considerar-lo immòbil.
En el model de Bohr tan sols estan permeses aquelles òrbites el moment angular de les quals està quantitzat,
n és un nombre enter que s'anomena nombre quàntic i h és la constant de Planck, 6.6256·10-34 J·s. Els radis de les òrbites permeses són
on a0 s'anomena radi de Bohr. a0 és el radi de l'òrbita de l'electró de l'àtom d'hidrogen, Z = 1, en l'estat fonamental, n = 1. L'energia total és
En una òrbita circular l'energia total E és la meitat de l'energia potencial:
L'energia de l'electró augmenta amb el nombre quantic n. La primera energia d'excitació és la que du un àtom del seu estat fonamental al seu primer (és a dir, més baix) estat excitat. L'energia de l'estat fonamental s'obté amb n = 1, E1 = -13.6 eV, i la del primer estat excitat amb n = 2, E2 = -3.4 eV. Les energies se solen expressar en electronvolts (1 eV = 1.6 10-19 J). La freqüència de la radiació emesa quan l'electró passa de l'estat excitat al fonamental és
ActivitatsEn aquesta miniaplicació (applet) es tracta de mostrar les característiques més reixides del model atòmic de Bohr.
Es pitja el botó Comença. Es mostra, de forma animada, el moviment de l'electró i es proporcionen dades relatives a la seua energia (en eV) i al seu radi (en angstrom). Com a exercici el lector pot calcular els radis i les energies d'algunes de les òrbites de l'àtom d'hidrogeno o del ió hidrogenoide seleccionat. Dades
Càrrega de l'electró, e = 1.6·10-19 C; massa, me = 9.1·10-31 kg. Constante de Planck, h = 6.6256·10-34 J·s, constant 1/(4πε0) = 9·109 (en el SI). Conversió d'unitats: energia, 1eV = 1.6 10-19 J; longitud, un angstrom són 10-10 m.
|
Àtom de Bohr
