Modele atomice
Transcript of Modele atomice
![Page 1: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/1.jpg)
Realizat de: Bîrgăoanu Laura
![Page 2: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/2.jpg)
Interferenţă pe suprafaţa apei
Modelul atomic a lui Modelul atomic a lui DaltonDalton
►cel mai simplu model atomic este cel al sferei rigide.
►atomii au formă sferică, sunt omogeni şi identici pentru o substanţă, nu sunt încărcaţi electric.
►modelul este suficient pentru a explica structura şi unele proprietăţi simple ale substanţei, fenomene simple: difuzia, schimbarea stării de agregare.
![Page 3: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/3.jpg)
Modelul atomic a lui Modelul atomic a lui ThomsonThomson►în 1897 fizicianul englez J.J.Thomson a
pus în evidenţă, prin experienţe de descărcare electrică în gaze rarefiate, existenţa electronului, ca particulă cu sarcină electrică negativă.
►în urma experienţelor efectuate Thomson a imaginat un model al atomului►atomii sunt sfere uniform încărcate cu sarcină
pozitivă, iar electronii sunt încorporaţi în interiorul sferei ( ca stafidele într-o plăcintă )
![Page 4: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/4.jpg)
Experimentul lui Experimentul lui RutherfordRutherfordDispozitivul experimental
►o sursă radioactivă emite particule α ( nuclee de He cu sarcina pozitivă 2e şi masa 4u )►particulele α trec printr-o foiţă de aur.
►după ce străbat foiţa de aur particulele α cicnesc o placă acoperită cu sulfură de zinc pe care se poate observa mici scântei luminoase.
![Page 5: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/5.jpg)
►se determină astfel unghiurile sub care au fost deviate particulele α.
►dacă sarcina pozitivă este uniform distribuită în atom (modelul lui Thomson) particulele α sunt deviate cu câteva grade la trecerea prin metal datorită forţelor electrostatice.
►în experienţele de împrăştiere apar şi particule deviate sub unghiuri mari , aceste deviaţii nu pot fi explicate decât dacă se admite că sarcina pozitivă este concentrată în centrul atomului.
![Page 6: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/6.jpg)
Modelul atomic Rutherford Modelul atomic Rutherford (planetar)(planetar)►Rutherford presupune atomul ca având o
structură asemănătoare sistemului solar.
►întrega masă şi sarcina pozitivă a atomului sunt concentrate într-un nucleu cu dimensiuni mult mai mici (~10-14m) decât cele ale atomului (~10-10m)
►electronii se rotesc în jurul nucleului pe orbite circulare.
![Page 7: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/7.jpg)
Modelul planetar al atomului de Modelul planetar al atomului de hidrogenhidrogen►atomul de hidrogen este format dintr-un nucleu cu masă mare şi cu
sarcină pozitivă +e şi un electron cu sarcina negativă –e.
+e
►nucleul exercită asupra electronului o forţă electrostatică de atracţie:
20
2
4 r
eFe
►energia potenţială a sistemului electron-nucleu este:
r
eEp
0
2
4
►energia cinetică a sistemului este:
2
20vmEc
+er
e-Fe
![Page 8: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/8.jpg)
Energia totală a atomuluiEnergia totală a atomului►dacă Ec < | Ep |, electronul se deplasează pe o orbită închisă, iar sistemul electron-nucleu este în stare legată
►energia totală sistemului este:24
20
0
2 vm
r
eEEE cp
►orbita circulară este stabilă dacă se îndeplineşte condiţia de echilibru: forţa centripetă este forţa electrostatică
20
220
4 r
e
r
vm
Energia totală:r
eE
0
2
8
![Page 9: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/9.jpg)
►conform modelului planetar rotaţia electronului în jurul nucleului ar trebui să fie însoţită de o emisie de radiaţii electromagnetice care ar duce la pierderea continuă a energiei electronului
►electronul ar descrie o mişcare în spirală, terminată cu căderea lui pe nucleu
►datele experimentale nu au confirmat acest model
![Page 10: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/10.jpg)
Postulatele lui BohrPostulatele lui Bohr1. Stările legate ale atomului sunt stări în care atomul nu absoarbe şi nu emite energie. Aceste stări ale atomului se numesc stări staţionare. Într-o stare staţionară, energia sistemului este constantă în timp. Valorile energiilor stărilor staţionare formează un şir discontinuu: E1,E2,…En
2. Atomii absorb sau emit radiaţie electromagnetică numai la trecerea dintr-o stare staţionară în altă stare staţionară
Energia emisă sau absorbită sub forma unei cuante este egală cu diferenţa dintre energia finală şi iniţială a sistemului:
nkkn EEh
Foton absorbit
Foton emis
kn
![Page 11: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/11.jpg)
Modelul cuantificat al Modelul cuantificat al atomuluiatomului►primul model de natură cuantică al atomului
►modelul preia modelul planetar a lui Rutherford şi îi aplică teoria cuantelor
►modelul atomic cuantificat a lui Bohr explică bine efectele de emisie şi absorbţie ale atomului de hidrogen şi ale atomilor hidrogenoizi ( atomi formaţi dintr-un nucleu cu sarcina Ze şi un electron
Exemple : atomii ionizaţi He+(Z=2), Li2+(Z=3), Be3+(Z=4)
![Page 12: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/12.jpg)
Condiţii de Condiţii de cuantificarecuantificareCuantificarea Cuantificarea
momentului cineticmomentului cineticMomentul cinetic: L = r x p
►mărimea: L = r p sin( r, p )
►unda asociată electronului aflat în mişcare pe orbită este o undă staţionară
p
hnnr 2
2h
nrpL
n = 1,2,3,……număr cuantic principal
+er
p = mv
e-
L
![Page 13: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/13.jpg)
Cuantificarea razelor orbitelor Cuantificarea razelor orbitelor electronilor electronilor
Fe
+er
e-Condiţia de echilibru a orbitei:
20
220
4 r
e
r
vm
sau 0
202
4em
rrp
20
202
em
hnrn
Raza primei orbite Bohr: r1 = 0,53·10-10m rn = n2 r1
![Page 14: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/14.jpg)
Cuantificarea energiei stărilor Cuantificarea energiei stărilor staţionarestaţionareEnergia totală a electronului în modelul planeter:
r
eE
0
2
8
Condiţia de cuantificare a razelor orbitelor Bohr:2
0
202
em
hnr
20
2
40
2 8
1
hem
nEn
Energia primei orbite:
E1 = - 13,6 eV
21
n
EEn
![Page 15: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/15.jpg)
Diagrama nivelelor energeticeDiagrama nivelelor energetice
E1=-13,6eV n = 1
n = 2
n = 3
n = 4
n →∞
E2=-3,4eV
E3=-1,51eV
E4=-0,85eV
E∞= 0
E (eV)
n = 1, stare fundamentală, de energie E1
n = 2,3,4,…, stări excitate, de energii E2, E3, E4, …
Spectru continuu
![Page 16: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/16.jpg)
Absorbţia şi emisia de radiaţie Absorbţia şi emisia de radiaţie electromagneticăelectromagnetică
h31
n =1E1
n =2E2
n =3E3
h31
h32
h21
►trecerea electronului din starea fundamentală într-o stare excitată (excitare) se face prin absorbţia unui foton
►trecerea electronului dintr-o starea excitată în starea fundamentală (dezexcitare) se face prin emisia unui foton
►dezexcitarea se poate face: - direct pe starea fundamentală
- în trepte, prin stări intermediare
![Page 17: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/17.jpg)
Liniile spectrului de emisie al Liniile spectrului de emisie al hidrogenuluihidrogenului►atomul de hidrogen aflat în stare excitată revine pe nivelul fundamental
sau pe nivele intermediare
►fiecare tranziţie, între nivele k şi n, are loc cu emisia unui foton
22220
40 11
8 knh
emEE
hch nk
knkn
17
320
40 10097,1
8 m
ch
emR
Constanta lui Rydberg:
22
111
knR
kn
Lungimea de undă a liniilor spectrale emise
![Page 18: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/18.jpg)
Seriile spectrale ale hidrogenuluiSeriile spectrale ale hidrogenului►pentru n = 1, se obţine seria Lyman, cu liniile în ultraviolet, descoperită în anul 1906,
221
1
1
11
kR
kk = 2,3,4,…,∞
►pentru n = 2, se obţine seria Balmer, cu liniile în vizibil, descoperită în anul 1885,
222
1
2
11
kR
k
Hα (roşu), pentru k = 3
Hβ (verde-albastru), pentru k = 4
Hγ (violet), pentru k = 5
Hδ (indigo), pentru k = 6
k = 3,4,5,…,∞
n=2
n=3
n=4n=5n=6
![Page 19: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/19.jpg)
►pentru n = 3, se obţine seria Paschen, cu liniile în infraroşu apropiat, descoperită în anul 1908,
223
1
3
11
kR
kk = 4,5,6,…,∞
►pentru n = 4, se obţine seria Brackett, cu liniile în infraroşu îndepărtat, descoperită în anul 1922,
224
1
4
11
kR
kk = 5,6,7,…,∞
►pentru n = 5, se obţine seria Pfund, cu liniile în infraroşu îndepărtat, descoperită în anul 1924,
225
1
5
11
kR
kk = 6,7,8,…,∞
►pentru n = 6, se obţine seria Humphry, cu liniile în infraroşu îndepărtat, descoperită în anul 1925,
226
1
6
11
kR
kk = 7,8,9…,∞
![Page 20: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/20.jpg)
Evoluţia modelelor atomiceEvoluţia modelelor atomice
Modelul lui Dalton 1803
Modelul lui Thomson 1904 Modelul planetar
1911
Modelul cuantificat 1913
Modelul nori de electroni 1926
![Page 21: Modele atomice](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061523/55cc5c08bb61eb1e498b4773/html5/thumbnails/21.jpg)
http://en.bestpicturesof.com/pictures%20of%20niels%20bohr%20atomic%20model
http://regentsprep.org/Regents/physics/phys05/catomodel/bohr.htm
Bibliografie Bibliografie
http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::800::600::/sites/dl/free/0072482621/59229/Bohr_Nav.swf::The%20Bohr%20Atom
http://www.scientia.ro/fizica/63-atomul/274-modelul-atomic-al-lui-rutherford.html
http://www.youtube.com/watch?v=s4BSzbskyjU&feature=related
Rodica Ionescu-Andrei, Cristina Onea, Ion Toma – Manual de fizică , clasa a XII-a, Editura ARTD. Ciobotaru, T. Angelescu s.a – Manual de fizică , clasa a XII-a, Editura Didactică şi pedagogică
Dicţionar de fizică
Gabriela Cone – Manual de fizică , clasa a XII-a, Editura E+
w.w.w.google ro/ images