Kluczowa różnica – Bohr kontra model kwantowy
Model Bohra i model kwantowy to modele wyjaśniające budowę atomu. Model Bohra nazywany jest również modelem Rutherforda-Bohra, ponieważ jest modyfikacją modelu Rutherforda. Model Bohra został zaproponowany przez Nielsa Bohra w 1915 roku. Model kwantowy to nowoczesny model atomu. Kluczowa różnica między modelem Bohra a modelem kwantowym polega na tym, że model Bohra stwierdza, że elektrony zachowują się jak cząstki, podczas gdy model kwantowy wyjaśnia, że elektron ma zarówno zachowanie cząsteczkowe, jak i falowe.
Co to jest model Bohra?
Jak wspomniano powyżej, model Bohra jest modyfikacją modelu Rutherforda, ponieważ model Bohra wyjaśnia strukturę atomu jako złożonego z jądra otoczonego elektronami. Ale model Bohra jest bardziej zaawansowany niż model Rutherforda, ponieważ mówi, że elektrony zawsze podróżują po określonych powłokach lub orbitach wokół jądra. Stwierdza to również, że te muszle mają różne energie i mają kulisty kształt. Sugerowały to obserwacje widm liniowych atomu wodoru.
Ze względu na obecność dyskretnych linii w widmach liniowych, Bohr stwierdził, że orbitale atomu mają stałą energię, a elektrony mogą przeskakiwać z jednego poziomu energii na drugi, emitując lub pochłaniając energię, co powoduje powstanie linii w widma liniowe.
Główne postulaty modelu Bohra
- Elektrony poruszają się wokół jądra po sferycznych orbitalach, które mają ustalony rozmiar i energię.
- Każda orbita ma inny promień i jest nazywana od jądra na zewnątrz jako n=1, 2, 3 itd. lub n=K, L, M itd., gdzie n jest stałą liczbą poziomu energii.
- Energia orbitalu jest związana z jego rozmiarem.
- Najmniejsza orbita ma najniższą energię. Atom jest całkowicie stabilny, gdy elektrony znajdują się na najniższym poziomie energii.
- Kiedy elektron porusza się po określonej orbicie, energia tego elektronu jest stała.
- Elektrony mogą przechodzić z jednego poziomu energii na drugi, pochłaniając lub uwalniając energię.
-
Ten ruch powoduje promieniowanie.
Model Bohra idealnie pasuje do atomu wodoru, który ma pojedynczy elektron i małe dodatnio naładowane jądro. Poza tym Bohr użył stałej Planka do obliczenia energii poziomów energetycznych atomu.
Rysunek 01: Model Bohra dla wodoru
Ale było kilka wad modelu Bohra przy wyjaśnianiu struktury atomowej atomów innych niż wodór.
Ograniczenia modelu Bohra
- Model Bohra nie mógł wyjaśnić efektu Zeemana (wpływu pola magnetycznego na widmo atomowe).
- Nie można wyjaśnić efektu Starka (wpływ pola elektrycznego na widmo atomowe).
- Model Bohra nie wyjaśnia widm atomowych większych atomów.
Co to jest model kwantowy?
Chociaż model kwantowy jest znacznie trudniejszy do zrozumienia niż model Bohra, dokładnie wyjaśnia obserwacje dotyczące dużych lub złożonych atomów. Ten model kwantowy oparty jest na teorii kwantowej. Zgodnie z teorią kwantową elektron ma dualizm cząsteczkowo-falowy i nie jest możliwe dokładne określenie położenia elektronu (zasada nieoznaczoności). Tak więc model ten opiera się głównie na prawdopodobieństwie umieszczenia elektronu w dowolnym miejscu orbity. Stwierdza również, że orbitale nie zawsze są kuliste. Orbitale mają określone kształty dla różnych poziomów energii i są strukturami 3D.
Według modelu kwantowego elektronowi można nadać nazwę za pomocą liczb kwantowych. W tym przypadku używane są cztery rodzaje liczb kwantowych;
- Podstawowa liczba kwantowa, n
- Liczba kwantowa momentu pędu, I
- Magnetyczna liczba kwantowa, ml
- Spin numer kwantowy, ms
Podstawowa liczba kwantowa wyjaśnia średnią odległość orbitali od jądra i poziom energii. Liczba kwantowa momentu pędu wyjaśnia kształt orbity. Magnetyczna liczba kwantowa opisuje orientację orbitali w przestrzeni. Spinowa liczba kwantowa określa wirowanie elektronu w polu magnetycznym oraz charakterystykę falową elektronu.
Rysunek 2: Przestrzenna struktura orbitali atomowych.
Jaka jest różnica między modelem Bohra a modelem kwantowym?
Bohr kontra model kwantowy |
|
| Model Bohra to model atomowy zaproponowany przez Nielsa Bohra (w 1915) w celu wyjaśnienia struktury atomu. | Model kwantowy to model atomowy, który jest uważany za nowoczesny model atomowy w celu dokładnego wyjaśnienia struktury atomu. |
| Zachowanie elektronów | |
| Model Bohra wyjaśnia zachowanie elektronu cząstek. | Model kwantowy wyjaśnia dualizm falowo-cząsteczkowy elektronu. |
| Aplikacje | |
| Model Bohra można zastosować do atomu wodoru, ale nie do dużych atomów. | Model kwantowy może być użyty dla dowolnego atomu, w tym dla mniejszych i dużych, złożonych atomów. |
| Kształt orbitali | |
| Model Bohra nie opisuje dokładnych kształtów każdego orbitala. | Model kwantowy opisuje wszystkie możliwe kształty, jakie może mieć orbital. |
| Efekty elektromagnetyczne | |
| Model Bohra nie wyjaśnia efektu Zeemana (efektu pola magnetycznego) ani efektu Starka (efektu pola elektrycznego). | Model kwantowy dokładnie wyjaśnia efekty Zeemana i Starka. |
| Liczby kwantowe | |
| Model Bohra nie opisuje liczb kwantowych innych niż zasadnicza liczba kwantowa. | Model kwantowy opisuje wszystkie cztery liczby kwantowe i charakterystykę elektronu. |
Podsumowanie – Bohr kontra model kwantowy
Chociaż naukowcy zaproponowali kilka różnych modeli atomowych, najbardziej godnymi uwagi modelami były model Bohra i model kwantowy. Te dwa modele są ze sobą ściśle powiązane, ale model kwantowy jest znacznie bardziej szczegółowy niż model Bohra. Zgodnie z modelem Bohra elektron zachowuje się jak cząstka, podczas gdy model kwantowy wyjaśnia, że elektron zachowuje się zarówno cząsteczkowo, jak i falowo. To jest główna różnica między modelem Bohra a modelem kwantowym.
Pobierz wersję PDF Bohr vs Quantum Model
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline, zgodnie z notatkami dotyczącymi cytowań. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między modelem Bohra a modelem kwantowym.
