Atommodellek. Az atom szerkezete. Atommodellek. Atommodellek. Atommodellek, A Rutherford-kísérlet. Atommodellek

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Atommodellek. Az atom szerkezete. Atommodellek. Atommodellek. Atommodellek, A Rutherford-kísérlet. Atommodellek"

Virág Szekeres
4 évvel ezelőtt
Látták:

1 Démokritosz: a világot homogén szubsztanciájú oszthatatlan részecskék, atomok és a közöttük lévı őr alkotja. Az atom szerkezete Egy atommodellt akkor fogadunk el érvényesnek, ha megmagyarázza a tapasztalati tényeket. 1) Stabilak; 2) Kémiai tulajdonságaik periodicitást mutatnak (periódusos rendszer, Mengyelejev 1869); 3) Gerjesztés hatására fényt bocsátanak ki. A kibocsátott fény csak adott frekvenciájú komponensekbıl áll (a színkép vonalas) J. J. Thomson katódsugárcsıvel végzett kísérletei nyomán rájött, hogy a fémkatódot elhagyó katódsugárzás negatív töltéső azonos részecskékbıl áll, amelyek ezek szerint az atomok alkotórészei. A részecskét 1897-ben elnevezték elektronnak. Thomson ezek alapján úgy képzelte el az atomot, hogy az az atom térfogatát kitöltı pozitív töltéső anyagból, és az ebbe beágyazott negatív töltéső, pontszerő elektronokból áll ("mazsolás puding" modell). Ez a modell azonban az atomok egyes tulajdonságait nem tudta megmagyarázni. A Rutherford-féle atommodellt (1911) bolygómodellnek is nevezik, mert nem más mint egy miniatőr naprendszer". Az atommag mérete m nagyságrendő, töltése Ze (Z az elem rendszáma, e az elektron töltése), tömege gyakorlatilag egyenlı az atom tömegével. Az elektronok körpályákon keringenek a mag körül, ıket a mag elektrosztatikus vonzóereje tartja pályán., A Rutherford-kísérlet Az Rutherford-féle atommodell alapvetı hiányossága, hogy elméletileg egy ilyen atom nem stabil, mert a körpályán keringı elektron az elektrodinamika törvényei értelmében energiát sugározna ki, emiatt lelassulna, és spirálpályán a magba zuhanna. 1

2 , A Bohr-modell A Bohr-posztulátumok 1) Az atom elektronjai csak meghatározott pályákon keringhetnek., A Bohr-modell 2) Az elektron csak akkor sugároz, ha az egyik pályáról a másikra átugrik. Ilyenkor a kisugárzott foton energiája pontosan az elektron két pályán mért energiáinak különbsége lesz: Az elektron ezek alapján úgy képzelhetı el, mint egy állóhullám, amelynek hullámhossza húrokban létrejövı állóhullámokhoz hasonlóan, egészszámszor rá kell férjen a pálya kerületére. hν = E2 E1, A Bohr-modell A Frank-Hertz kísérlet a Bohr-modell igazolása Következmények A fenti feltevések alapján Bohr kiszámolta a hidrogénatom elektronpályáinak adatait, és a következıket kapta: 1) Az elsı pálya sugara r1 = 5, m (ún. Bohr-rádiusz). A további pályák sugarai: r2 = 4r1; r3 = 9r1; 2) Az elsı pályán található elektron energiája E1 = 13,6 ev. A Frank-Hertz kísérlet a Bohr-modell igazolása Megfigyelések A gyorsító feszültséget növelve nı az elektronok mozgási energiája, mivel Em = eu. A katódra eljutó elektronok által létrehozott áram eleinte nı annak a jeleként, hogy az elektronok, bár mozgásuk során ütköznek a Hg atomokkal, nem veszítenek energiát. A Frank-Hertz kísérlet a Bohr-modell igazolása Következtetések Az atomok csak pontosan meghatározott energiaadagokat nyelnek el, a Hg atomok pl. 4,9 ev-ot. A 4,9 ev pontosan megegyezik a Hg-atom alapállapota és elsı gerjesztett állapota közötti energiakülönbséggel. Magasabb gerjesztett állapotokba is eljuthat az atom nagyobb energia felvételével, sıt akár ionizálódhat is. 2

A kvantummechanikai atommodell Egy elektronnyaláb viselkedhet hullámként, mivel képes diffrakciót létrehozni, és kísérletileg a hullámhossza is mérhetı. Az elektron mely tulajdonsága hullámzik?

A Heinsenberg-féle határozatlansági reláció,1927 Két egyidejő mérés határozatlanságának (hibájának) szorzata szükségképp nagyobb mint h / 2π x p ħ Ugyanez az összefüggés érvényes, ha a két mennyiség

A kvantummechanikai atommodell Kvantumszámok A hidrogénatom 2s és 2p gerjesztett állapotaihoz tartozó elektronsőrőségek, és az elektron megtalálási valószínősége.

3 A kvantummechanikai atommodell Egy elektronnyaláb viselkedhet hullámként, mivel képes diffrakciót létrehozni, és kísérletileg a hullámhossza is mérhetı. Az elektron mely tulajdonsága hullámzik? Ez a mennyiség a hullámfüggvény, jele Ψ (pszi). A hullámfüggvény négyzete Ψ2 (x, y, z) egy adott térbeli pontban (x,y,z) az elektron megtalálási valószínőségét adja meg. A Heinsenberg-féle határozatlansági reláció,1927 Két egyidejő mérés határozatlanságának (hibájának) szorzata szükségképp nagyobb mint h / 2π x p ħ Ugyanez az összefüggés érvényes, ha a két mennyiség a részecske energiája és az adott energiájú állapotban eltöltött idı. A kvantummechanikai atommodell Kvantumszámok A hidrogénatom 2s és 2p gerjesztett állapotaihoz tartozó elektronsőrőségek, és az elektron megtalálási valószínősége. Adott energiájú állapotok további alállapotokra oszlanak, így az elektronok állapotainak leírására nem elég a fıkvantumszám, hanem további kvantumszámokat kell bevezetni. A Stern-Gerlach kísérlet Az Einstein-de Haas kísérlet A Stern-Gerlach kísérlet bebizonyította, hogy létezik térkvantálás, tehát az elektronok mágneses nyomatéka egy külsı mágneses tér irányához viszonyítva csak adott irányban állhat. A spinmágneses nyomatékokkal együtt a spinek is átfordulnak ellenkezı irányba, más szóval az elektronok mind az ellenkezı irányban kezdenek el pörögni. Kísérletileg is bebizonyították, hogy a spinmágneses nyomaték és a spin csatolt mennyiségek. 3

4 A radioaktivitás alapja az atommag instabilitása. 4

5 5

6 6

Hasonló dokumentumok

A kvantummechanikai atommodell

A kvantummechanikai atommodell A kvantummechanika alapjai A Heinsenberg-féle határozatlansági reláció A kvantummechanikai atommodell A kvantumszámok értelmezése A Stern-Gerlach kísérlet Az Einstein-de