31.2.Атомның ядролық моделі

Резерфорд осы тәжірибесін қортындылай келе атомның ядролық моделін ұсынды. Бұл модель бойынша атомдағы барлық оң зарядтар және атомның барлыққа дерлік массасы кішкене көлемде – атом ядросында жинақталған. Ядроның өлшемі шамамен 10^-14 10^-15м. Осы ядроны айнала жалпы заряды ядро зарядына тең электрондар қозғалады. Атомның өлшемдері шамамен 10^-10 м.

Суретте сутегі атомының моделі көрсетілген

Бұл модель Күн жүйесіндегі планеталардың орналасуына ұқсас болғандықтан ядроның планетарлық моделі деп аталады. Резерфорд моделінің кемшіліктері: 1) бұл модель атомның тұрақтылығын түсіндіріп бере алмады. 2) бұл модель атом шығаратын сызықтық спектрлерді түсіндіріп бере алмады.

31.3.Сутегі атомының спектрлері

Швейцар ғалымы Бальмер сутегі атомының сәуле шығару спектрін зерттей отырып, келесі заңдылықты ашты.

Бұл заңдылық Бальмер сериясы деп аталады:

,

мұндағы: -толқындық сан, - Ридберг тұрақтысы,

Бальмер сериясы жиілік арқылы келесі түрде жазылады:

.

Кейінгі тәжірибелер көрсеткендей сутегі спектрінде тағы да бірнеше спектрлер бар. Соның ішінде Лайман сериясы спектрдің ультракүлгін бөлігінде, ал басқа сериялар инфрақызыл бөлігінде жатады.

- Лайман сериясы,

- Пашен сериясы,

- Брэкет сериясы,

- Пфунд сериясы,

- Хэмфри сериясы,

мұндағы: - Ридберг тұрақтысы.

Сутегі атомының барлық спектрлерін бір формуламен беруге болады. Бұл формула Бальмердің біріккен сериясы деп аталады:

мұндағы:

Кез-келген атомның сәуле шығару сызықтық спектрін екі функцияның айырмасы түрінде беруге болады. Бұл функциялар терм деп аталады.

мұндағы:

31.4.Бор постулаттары

Дания ғалымы Бор Резерфорд моделіндегі кемшіліктерді түсіндіріп беретін келесі постулаттарды ұсынды:

Бордың бірінші постулаты (стационар күйлер постулаты):

Атом белгілі бір тұрақты дискретті күйлерде болады. Бұл күйдегі атом сәуле шығармайды және жұтпайды.

Импульс моментінің квантталу ережесі. Атомдағы электронның импульс моменті тек белгілі бір дискретті мәндерді қабылдайды, яғни квантталады.

Бордың екінші постулаты (жиіліктер ережесі):

Атом бір тұрақты күйден екіншісіне өткенде сәуле шығарады немесе жұтады.

1) болғанда атом сәуле шығарады.

2) болғанда атом сәуле жұтады.

31.5.Бор теориясын сутегі атомына қолдану

Сутегі атомында электрон ядроның айналасында Кулондық тартылу күшінің әсерінен радиусы -ге шеңберлік орбитамен қозғалады. Сондықтан электонды осы орбитада ұстап тұратын центрге тартқыш күш электрон мен ядро арасындағы Кулондық күшке тең болады:

.

Импульс моментінің квантталу ережесін ескерсек, алатынымыз:

,

мұндағы:

Сутегі атомындағы электронның орбитасы тек дискретті мәндерді қабылдайды, яғни квантталады.

тең болғанда сутегі атомындағы электронның бірінші орбитасының мәні алынады: . Бұл мән бірінші Бор радиусы деп аталады.

Сутегі атомының стационар күйінің энергиясы:

мұндағы: -бас кванттық сан. Бас кванттық сан атом энергиясының деңгейін анықтайды. n=1 атомның негізгі күйі, n>1 атомның қозған күйі деп аталады.

Сутегі атомының энергиясы тек дискретті мәндерді қабылдайды, яғни квантталады.