1

Joseph Thomson (1856-1940)
Nagroda Nobla z fizyki 1906
za odkrycie elektronu

2

Model Thomsona – „

atomy składają się ujemnie

naładowanych cząstek otoczonych przestrzenią
dodatnią

”

3

Ernest Rutheford (1871-1937)
Nagroda Nobla z chemii 1908
za potwierdzenie istnienia
jądra atomowego

cząstki alfa

folia Au

Problemy modelu planetarnego:

Problemy modelu planetarnego:

Problemy modelu planetarnego:

Problemy modelu planetarnego:

•

Wiadomo, że atomy emitują promieniowanie

elektromagnetyczne o ściśle określonych
długościach. Model planetarny nie przewiduje
takiego zachowania

•

W modelu planetarnym elektron krążący wokół

jądra pownien spadać na nie po spiralnym
torze co prowadzi do katastrofy. Atomy w
rzeczywsitości są stabilne.

4

5

widmo emisji

widmo emisji

widmo emisji

widmo emisji

widmo absorpcji

widmo absorpcji

widmo absorpcji

widmo absorpcji

6

Widma emisji i absorpcji

Widma emisji i absorpcji

Widma emisji i absorpcji

Widma emisji i absorpcji

Widma emisji i absorpcji

Widma emisji i absorpcji

Widma emisji i absorpcji

Widma emisji i absorpcji

R

R

R

R

H

H

H

H

–

––

– Stała Rydberga

Stała Rydberga

Stała Rydberga

Stała Rydberga

Seria Balmera

Seria Balmera

Seria Balmera

Seria Balmera
(zakres widzialny):

(zakres widzialny):

(zakres widzialny):

(zakres widzialny):

Wodór

Wodór

Wodór

Wodór

7

Postulaty Bohra:

Postulaty Bohra:

Postulaty Bohra:

Postulaty Bohra:

1. Elektron porusza się wokół protonu po okręgu

pod wpływem siły Coulomba

2. Tylko niektóre orbity elektronu są dozwolone. Są

to orbity na których elektron nie emituje energii
(promieniowania EM)

3. Promieniowanie EM jest emitowane podczas

przeskoku elektronu z orbity o wyższej energii na
orbitę o niższej energii. Emitowana energia nie
zależy od częstości ruchu elektronu po orbicie:
E

E

E

E

iiii

-

-

-

-E

E

E

E

ffff

=hf

=hf

=hf

=hf (E

i

-energia orbity początkowej, E

f

-

energia orbity końcowej, h stała Plancka, f-
częstotliwość emitowanego promieniowania).

4. Promień orbity wynika ze skwantowania momentu

pędu elektronu względem protonu:

h

n

vr

m

e

=

n=1, 2, 3, …

8

( )( )

r

e

k

r

e

e

k

E

p

2

−

=

−

=

r

e

k

v

m

E

e

2

2

2

−

=

r

e

k

v

m

r

v

m

r

e

k

e

e

2

2

2

2

2

2

2

=

⇒

=

r

e

k

E

2

2

−

=

2

2

2

2

2

r

m

n

v

n

vr

m

e

e

h

h

=

⇒

=

r

m

e

k

v

e

2

2

=

2

2

2

e

km

n

r

e

n

h

=

n=1, 2, 3, …

Energia
potencjalna:

Energia
całkowita:

II zasada
dynamiki
Newtona:

IV postulat
Bohra:

9

nm

ke

m

a

e

0529

.

0

2

2

0

=

=

h

nm

n

a

n

r

n

0529

.

0

2

0

2

⋅

=

=

eV

n

n

e

k

m

E

e

n

2

2

2

4

2

6

.

13

1

2

−

=













−

=

h

Promień Bohra

Promień Bohra

Promień Bohra

Promień Bohra

(promień atomu wodoru):

Energia n

Energia n

Energia n

Energia n-

-

-

-tej orbity:

tej orbity:

tej orbity:

tej orbity:

10

3

4

2

2

2

3

4

2

2

2

3

4

2

4

1

1

4

1

1

1

4

h

h

h

c

e

k

m

R

n

n

c

e

k

m

c

f

n

n

e

k

m

h

E

E

f

e

H

i

f

e

i

f

e

f

i

π

π

λ

π

=















−

=

=















−

=

−

=

seria

Lymana

seria

Balmera

seria

Paschen

Częstotliwość promieniowania emitowanego
przy przejściu między poziomami:

11

Model Bohra dobrze przewiduje strukturę elektronową wodoru i atomów
wodoropodobnych (jednokrotnie zjonizowany hel, dwukrotnie zjonizowany
lit itd.). Zawodzi jednak w przypadku atomów wieloelektornowych

n

n

n

n-

-

-

- główna liczba kwantowa

główna liczba kwantowa

główna liczba kwantowa

główna liczba kwantowa

l

l

l

l –

––

–orbitalna liczba kwantowa

orbitalna liczba kwantowa

orbitalna liczba kwantowa

orbitalna liczba kwantowa

(odpowiedzialna z spłaszczenie orbity)
orbitalna liczba kwantowa może
przybierać wartości od 0 do n-1
Stany o tej samej liczbie n nazywamy
powłokami

powłokami

powłokami

powłokami.
n=1 powłoka K
n=2 powłoka L
n=3 powłoka M
itd…
m

m

m

m-

-

-

- magnetyczna liczba kwantowa

magnetyczna liczba kwantowa

magnetyczna liczba kwantowa

magnetyczna liczba kwantowa

(rozszczepienie poziomów w obecności
pola magnetycznego). Magnetyczna
liczba kwantowa może przybierać
wartości od –l do l

12

v

m

h

p

h

v

n

r

e

=

=

=

λ

π

2

h

n

vr

m

e

=

Funkcja falowa elektronu na
orbicie jest falą stojącą

13

liczba kwantowa

liczba kwantowa

liczba kwantowa

liczba kwantowa

nazwa

nazwa

nazwa

nazwa

dozwolone

dozwolone

dozwolone

dozwolone

wartości

wartości

wartości

wartości

ilość

ilość

ilość

ilość

dozwolonych

dozwolonych

dozwolonych

dozwolonych

wartości

wartości

wartości

wartości

n

główna

1,2, 3, …

nieskończona

l

orbitalna

0,1,2,…, n-1

n

m

magnetyczna

-l, l+1, …, l-1, l

2l+1

Dla każdej głownej liczby kwantowej

Dla każdej głownej liczby kwantowej

Dla każdej głownej liczby kwantowej

Dla każdej głownej liczby kwantowej

n

n

n

n

istnieje

istnieje

istnieje

istnieje

n

n

n

n

2

2

2

2

stanów

stanów

stanów

stanów

o różnych liczbach

o różnych liczbach

o różnych liczbach

o różnych liczbach

llll

i

i

i

i

m.

m.

m.

m.

14

spin do

góry

jądro

jądro

spin do

góry

Dla każdego zestawu liczb kwantowych
n, l, m możliwe są dwa stany elektronu
związane z jego spinem

spinem

spinem

spinem-

-

-

- wewnętrznym

wewnętrznym

wewnętrznym

wewnętrznym

momentem pędu.

momentem pędu.

momentem pędu.

momentem pędu.
Spin elektronu opisuje spinowa liczba

spinowa liczba

spinowa liczba

spinowa liczba

kwantowa s

kwantowa s

kwantowa s

kwantowa s
Spinowa liczba kwantowa może
przybierać wartości +1/2 i -1/2

15