2.1.Postulatele lui Bohr

2. Modelul Bohr şi dezvoltări ale acestuia

2.1.Postulatele lui Bohr

La începutul secolului al XX-lea fizicienii erau nedumeriţi de incapacitatea fizicii clasice de a explica existenţa liniilor spectrale caracteristice ale elemen­telor. De ce atomii unui anumit element emit doar radiaţii de anumite lungimi de undă? Mai mult, de ce atomii absorb exact aceleaşi lungimi de undă pe care le emit?

Fig. 1. Instabilitatea atomului în modelul Rutherford

Un alt aspect important legat de imaginea atomu­lui, aşa cum fusese ea formulată de Rutherford, era instabilitatea acestuia (Fig.1) Se ştie că o sarcină electrică în mişcare accelerată emite energie. În acest caz electronul, într-un atom, datorită traiectoriei circulare, este supus unei acceleraţii centripete, deci, potrivit teoriilor de la acea dată, ar fi trebuit să radieze energie. Scăderea energiei electronului ar fi trebuit să determine căderea acestuia pe nucleu (instabilitatea atomului) şi deci imposibiitatea existenţei atomului în forma prefigurată de Rutherford.

În 1913, Niels Bohr a reuşit să conceapă o explicaţie asupra liniilor spectrale ale elementelor, explicaţie care a eliminat şi instabilitatea atomului din modelul propus de Rutherford. Explicaţia lui Bohr aplicată atomului de hidrogen se baza pe următoarele presupuneri:

1.      În atom, electronul se deplasează pe orbite cir­cu­la­re, în jurul nucleului, sub influenţa forţei coulom­bie­ne, care joacă rol de forţă centripetă.

2.      Doar anumite orbite electronice sunt stabile. Pe aceste orbite stabile (numite orbite staţionare), electronul nu absoarbe şi nu emite energie sub formă de radiaţie. Aceste orbite reprezintă nivelele de energie permise ale electronului, în atom.

3.      Emisia de radiaţie din atomul de hidrogen are loc la salturile electronului de pe orbite permise, cu energie mai mare, pe alte orbite, cu energie mai mică. Frecvenţa radiaţiei emise la trecerea electronului de pe o orbită staţionară pe alta este dată de expresia:  Ei – Ef = hn                (1)

unde: Ei este energia stării iniţiale, Ef este energia stării finale iar h este constanta lui Planck.

4. Mărimea orbitei staţionare permise este determinată de o condiţie impusă momentului cinetic orbital al electronului, potrivit căreia orbitele permise sunt acelea în care momentul cinetic orbital al acestora este un multiplu întreg de h/2p

mvr = nh/2p                           (2)

Cu aceste presupuneri care au fost reunite în două principii (1+2) şi (3) şi o condiţie de cuantificare (4), Bohr a reuşit să calculeze energiile permise şi lungimile de undă ale radiaţiilor emise, din spectrul hidrogenului.