Upload
mocsid
View
58
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Modele atomice
Citation preview
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
Interferenţă pe suprafaţa apei
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
1803
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
Modelul atomic a lui Modelul atomic a lui ThomsonThomson1904
►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 )
http://www.youtube.com/watch?v=s4BSzbskyjU&feature=related
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
►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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
http://phet.colorado.edu/en/simulation/rutherford-scattering
http://www.scientia.ro/fizica/63-atomul/274-modelul-atomic-al-lui-rutherford.html
http://www.youtube.com/watch?v=5pZj0u_XMbc
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
1911
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
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
http://www.youtube.com/watch?v=dsq9OiM76OY&feature=related
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
►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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
Modelul cuantificat al Modelul cuantificat al atomuluiatomului1913
►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)
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::800::600::/sites/dl/free/0072482621/59229/Bohr_Nav.swf::The%20Bohr%20Atom
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
►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…,∞
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
Evoluţia modelelor atomiceEvoluţia modelelor atomice
Modelul lui Dalton 1803
Modelul lui Thomson 1904 Modelul planetar
1911
Modelul cuantificat 1913
Modelul nori de electroni 1926
Prof. Elena Răducanu, Colegiul Naţional Bănăţean,Timişoara
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