24) Строение атома по н.Бору. Постулаты Бора.

Следующим шагом в развитии представлений о строении атома явилась теория, созданная в 1913 датским физиком Н. Бором. Эта теория объединила ядерную модель атома с квантовой теорией света. Согласно теории Бора, электроны могут обращаться вокруг ядра атома только по строго определённым, разрешённым круговым орбитам, причём, двигаясь по таким орбитам, электроны не излучают электромагнитную энергию. То, какую именно разрешённую орбиту будет занимать электрон, зависит от энергии атома. В невозбуждённом состоянии атом обладает минимальной энергией, и электрон вращается по наиболее близкой к ядру орбите. В этом случае связь электрона с ядром наиболее прочная. Если атом получает дополнительную порцию энергии, он переходит в возбуждённое состояние и электрон перемещается на одну из наиболее удалённых от ядра орбит. Таким образом, энергия электрона в возбуждённом атоме больше, чем энергия электрона в атоме в основном, невозбуждённом состоянии. Возбуждённое состояние атома очень непродолжительно: оно длится лишь стомиллионные доли секунды, после чего электрон возвращается на исходную орбиту. Этот переход электрона сопровождается уменьшением энергии атома и выделением её в виде ЭМ излучения. В атоме, находящемся в основном состоянии, электрон может вращаться бесконечно долго, т. е. такой атом является очень устойчивой системой. При переходе электрона с более отдалённой от ядра орбиты на орбиту, более близкую к ядру, энергия излучения изменяется не непрерывно, а порциями — квантами.

Теория Бора находилась в резком противоречии с положениями классической механики, однако рассчитанные Бором атомные спектры хорошо совпадали со спектрами, полученными экспериментально. В дальнейшем в теорию Бора были внесены дополнения, допускавшие возможность движения электрона в атоме не только по круговым, но и по эллиптическим орбитам, расположенным в различных плоскостях.

25. Квантово-механическая модель атома.

Теория Бора хорошо объясняла экспериментальные данные, полученные для спектров атомов водорода. Однако эту модель не удалось применить ни для многоэлектронных атомов, ни для количественного объяснения химической связи. Проблема заключалась в том, что законы классической механики, которым подчиняются движения больших тел в макромире, не могут описать движения электронов и других частиц в микромире.

Выход из создавшегося положения был найден в 20-х годах благодаря развитию квантовой механики. Квантовая механика характеризует частицы микромира как объекты с двойственной природой – корпускулярно-волновым дуализмом; они являются одновременно и частицами, и волнами.

Как частица электрон обладает массой и зарядом. В то же время электрон обладает свойствами волны – способностью к интерференции и дифракции.

Основные положения:

1. В 1924 г. Луи де Бройль высказал предположение, что частицы обладают некоторыми свойствами волны. Длина волны  для частицы массой m, движущейся со скоростью u, определяется соотношением:

2. В 1927 г. Гейзенберг выдвинул принцип неопределенности:

Невозможно одновременно точно измерить скорость (энергию) частицы и ее местоположение, т.е. чем точнее мы измеряем скорость, тем больше погрешность в измерении координаты, и наоборот.

3. Законы движения микрочастиц в квантовой механике выражаются уравнением Шредингера (волновым уравнением).

Волновое уравнение Шредингера вводит понятие вероятности нахождения рассматриваемой частицы в элементе объема. Решение этого уравнения дает величину плотности вероятности, характеризующую вероятность того, что электрон находится в данной малой области пространства. Для электрона плотность вероятности называют электронной плотностью.

Область пространства, вероятность нахождения электрона в которой больше 95%, называется атомной орбиталью (или электронным облаком).