76. Основные постулаты н. Бора

Несмотря на определенные успехи в объяснении строения атома, достигнутые в рамках классической планетарной модели, она столкнулась с рядом непреодолимых противоречий. Так, согласно законам классической электродинамики: 1) заряженная частица (электрон), движущаяся с ускорением (центростремительным), должна непрерывно излучать электромагнитную энергию; 2) частота этого излучения должна быть равна частоте обращения электрона вокруг ядра.

Следовательно, в соответствии с этой моделью, энергия атома должна непрерывно уменьшаться, тогда как частота излучения непрерывно возрастать. Оптический спектр атома водорода в этом случае должен быть непрерывным. Спустя очень короткий промежуток времени (порядка 10^-11с) электрон должен был бы упасть на ядро, и атом прекратил бы свое существование. Но атом является устойчивой системой, а оптический спектр атома водорода дискретный (линейчатый), а не непрерывный.

Для устранения недостатков планетарной модели Нильсом Бор создал свою теорию водородоподобного атома, основанную на следующих постулатах:

I постулат (постулат стационарных состояний): Атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарных состояниях атом не излучает энергию, при этом электроны в атомах движутся с ускорением.

Атом может находиться в стационарном состоянии сколь угодно долго. Стационарные состояния отличаются друг от друга различными орбитами, по которым движутся электроны в атоме. Набор электронных орбит, по сути, определяет стационарные состояния электрона в атоме. Стационарные состояния можно пронумеровать, присвоив им порядковый номер n=1, 2, 3, ..., причем каждое состояние обладает своей фиксированной энергией Еn

II постулат (правило частот): Излучение света происходит при переходе атома из стационарного состояния с большей энергией E k в стационарное состояние с меньшей энергией En. Энергия излучённого фотона равна разности энергий стационарных состояний: h _kn = E_k – E_n

Можно выразить частоту излучения: _kn = (E_k – E_n) / h = E_k/h – E_n/h

При поглощении света, атом переходит из стационарного состояния с меньшей энергией в стационарное состояние с большей энергией. При излучении атом переходит из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией.

Теория Бора явилась важным этапом в развитии квантовых представлений. На основе двух постулатов и правила квантования Бор определил радиус атома водорода и энергии стационарных состояний атома. Это позволило вычислить частоты излучаемых и поглощаемых атомом водорода электромагнитных волн.

76. Понятие вещества, молекулы, атома, химического элемента

Вещество - вид материи, которая обладает массой покоя. Вещества принято разделять на простые и сложные. Молекулы могут содержать атомы только одного элемента, например молекула кислорода содержит 2 атома кислорода и описывается формулой О₂, молекула озона состоит из 3 атомов кислорода – О₃, молекула белого фосфора – из 4 атомов фосфора Р₄, молекула брома – из 2 атомов Br₂; такие вещества называют простыми. Вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов, называют сложными или химическими соединениями, например оксид водорода (вода) Н₂О, азотная кислота HNO₃, глюкоза С₆Н₁₂О₆

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый М.В.Ломоносов. Основные положения этого учения изложены в работе «Элементы математической химии» (1741г.) и ряде других. Через 67 лет после Ломоносова атомистическое учение в химии применил английский ученый Джон Дальтон. Он изложил основные положения атомистики в книге «Новая система химической философии» (1808г.). Атомно-молекулярное учение в химии окончательно утвердилось лишь в середине XIXв. На международном съезде химиков г. Карлсруэ в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома.

Молекула – наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы определяются ее составом и химическим строением.

Атом – наименьшая частица химического элемента, входящая в состав молекул простых и сложных веществ. Химические свойства элемента определяются строением его атома. Отсюда следует определение атома, соответствующее современным представлениям: Атом – электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Согласно современным представлениям из молекул состоят вещества в газообразном и парообразном состоянии. В твердом состоянии из молекул состоят лишь вещества, кристаллическая решетка которых имеет молекулярную структуру. Большинство же твердых неорганических веществ не имеет молекулярной структуры: их решетка состоит не из молекул, а из других частиц (ионов, атомов); они существуют в виде макротел (кристалл хлорида натрия, кусок меди). Не имеют молекулярной структуры соли, оксиды металлов, алмаз, кремний, металлы.

Атомно-молекулярное учение позволило объяснить основные понятия и законы химии. С точки зрения атомно-молекулярного учения химическим элементом называется каждый отдельный вид атомов. Важнейшей характеристикой атома является положительный заряд его ядра, численно равный порядковому номеру элемента. Значение заряда ядра служит отличительным признаком для различных видов атомов, что позволяет дать более полное определение понятия элемента: Химический элемент - определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Известно 107 элементов. В настоящее время продолжаются работы по искусственному получению химических элементов с более высокими порядковыми номерами.