Công thức mẫu nguyên tử bo và nền tảng của mô hình nguyên tử Bo

Công thức mẫu nguyên tử Bo là một trong những bước quan trọng trong sự phát triển của lý thuyết nguyên tử và mang ý nghĩa lớn trong việc hiểu cấu trúc và đặc điểm của các nguyên tử. Được đặt tên theo nhà khoa học Niels Bohr, mô hình này đã giúp giải thích một số tính chất của nguyên tử và có sự ứng dụng rộng rãi trong vật lý và hóa học.Vì thế sau đây, Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa sẽ gửi đến các bạn bài viết chi tiết.

1. Nền tảng của Mô Hình Nguyên Tử Bohr:

Năm 1913 nhà vật lý Bo đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho hai giả thuyết ( các tiên đề của Bo) 

Công thức Mẫu Nguyên Tử Bo dựa trên một số giả định cơ bản:

• Nguyên tử có một lớp vỏ electron xoay quanh hạt nhân. Lớp này tương ứng với một mức năng lượng cụ thể.
• Các electron trên lớp vỏ chỉ có thể tồn tại ở các mức năng lượng cố định. Điều này nghĩa là chúng chỉ có thể có những giá trị cụ thể của năng lượng, không thể tồn tại ở bất kỳ năng lượng nào.
• Các electron có thể chuyển từ một mức năng lượng này sang một mức khác bằng cách hấp thụ hoặc phát ra photon. Điều này tạo ra các đường phổ mà chúng ta có thể quan sát.

 Tiên đề về trạng thái dừng.

     Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định E_n, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ

  +) Bình thường nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản ( n = 1). Khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử ở các trạng thái dừng có năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích thứ n (n > 1)

  +) Tên của các quỹ dạo dừng

Trong trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định r_n gọi là quỹ đạo dừng.

Đối với nguyên tử Hidro r_n = n²r₀ với r₀= 5,3.10^-11 gọi là bán kính Bo.

 Tiên đề về sự hấp thụ và bức xạ năng lượng của nguyên tử.

Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E_m sang trạng thái dừng có năng lượng E_n nhỏ hơn thì nguyên tử phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E_m – E_n.

  E_m – E_n = hf_nm

  Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E_n mà hấp thụ một phôtôn có năng lượng hf đúng bằng hiệu E_m – E_n thì nó chuyển sang trạng thái dừng có năng lượng E_n

  → Nếu nguyên tử hấp thụ ánh sáng có bước sóng nào thì cũng phát ra ánh sáng có bước sóng đó.

2. Giải thích quang phổ vạch và quang phổ phát xạ: 

  – Quang phổ vạch phát xạ: Khi electron chuyển từ trạng thái có năng lượng cao xướng trạng thái có năng lượng thấp hơn thì phát ra một photon có năng lượng xác định ứng với một vạch quang phổ. Các giá trị này không liên tục nên quang phổ là các vạch riêng rẽ.

  – Quang phổ vạch hấp thụ: Khi electron đang ở trạng thái năng lượng thấp, mà được đặt trong một chùm sáng trắng ( có vô số các bước sóng nên sẽ có tất cả các photon có năng lượng từ lớn đến nhỏ) thì eletron sẽ hấp thụ một số photon có năng lượng phù hợp, làm cho quang phổ liên tục của ánh sáng trắng bị mất đi một số vạch.

Quang phổ vạch của nguyên tử Hiđrô

Từ thực nghiệm người ta thấy các vạch phát xạ của nguyên tử Hiđrô sắp xếp thành các dãy nguyên tử khác nhau.

  – Dãy Lai-man: được tạo thành khi electron chuyển từ các trạng thái năng lượng cao về trạng thái cơ bản (λ_n1), các bức xạ thuộc vùng tử ngoại.

Dãy Ban-me: được tạo thành khi electron chuyển từ các trạng thái năng lượng cao về trạng thái kích thích thứ 2 (λ_n2), các bức xạ nằm trong miền tử ngoại và 4 vạch đầu nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy là vạch đỏ H_α(λ₃₂), vạch lam H_β(λ₄₂), vạch lam H_γ(λ₅₂), vạch chàm H_δ(λ₆₂).

  – Dãy Pa-sen: được tạo thành khi electron chuyển từ các trạng thái năng lượng cao về trạng thái kích thích thứ 3 (λ_n3), các bức xạ nằm trong vùng hồng ngoại.

3. Công thức mẫu nguyên tử bo

Công thức Mẫu Nguyên Tử Bo giúp tính toán năng lượng của các electron ở các mức năng lượng khác nhau. Nó được biểu diễn như sau:

E = – (k² * Z² * e⁴ * m) / (2 * ħ² * n²)

Trong đó:

• E là năng lượng của electron ở mức năng lượng thứ n (n là số nguyên dương).
• k là hằng số Coulomb.
• Z là số nguyên nguyên tử (số proton trong hạt nhân).
• e là điện tích cơ bản của electron.
• m là khối lượng của electron.
• ħ là hằng số Planck giảm (h chia cho 2π).

4. Ứng dụng và Hạn chế:

Công thức Mẫu Nguyên Tử Bo đã giúp giải quyết nhiều vấn đề liên quan đến mô hình nguyên tử và cấu trúc nguyên tử. Tuy nhiên, nó có một số hạn chế, bao gồm:

• Chỉ áp dụng cho nguyên tử có một electron. Mô hình này không thể giải quyết hiệu quả các nguyên tử có nhiều electron, như các nguyên tử và phân tử phức tạp.
• Bỏ qua tương tác electron – electron. Mô hình Bohr không xem xét tương tác giữa các electron trong cùng một lớp vỏ, điều này làm nó không chính xác trong việc mô tả nguyên tử phức tạp.

Công thức Mẫu Nguyên Tử Bo vẫn là một công cụ quan trọng để hiểu sơ lược về cấu trúc nguyên tử và đã đóng góp quan trọng cho sự phát triển của vật lý và hóa học nguyên tử.Nếu bạn còn bất kỳ thắc mắc nào, hãy gọi đến HOTLINE 1900 2276 của Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa để được hỗ trợ.