Bài 47. Mẫu nguyên tử Bo và quang phổ vạch của nguyên tử hiđrô

MẪU HÀNH TINH NGUYÊN TỬ CHO NGUYÊN TỬ HYĐRÔ Hạt Nhân + Electron- Quỹ đạo của electron THEO ÔNG * Lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân và electron là lực hướng tâm giữ cho electron chuyển

MẪU NGUYÊN TỬ BO

Nguyên tử (phân tử) được cấu tạo như thế nào

?

Cơ chế hoạt động của chúng ra sao mà phát

xạ hay hấp thụ các phôtôn và tạo ra hiện

tượng quang phổ vạch ?

HỆ MẶT TRỜI

- Mặt trời là trung tâm của hệ (thiên thể duy nhất nóng sáng).

- Có các hành tinh quay xung quanh mặt trời

MẪU HÀNH TINH NGUYÊN TỬ CHO NGUYÊN TỬ HYĐRÔ

Hạt Nhân (+) Electron(-)

Quỹ đạo của

electron

THEO ÔNG

* Lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân

và electron là lực hướng tâm giữ

cho electron chuyển động trên quỹ

đạo tròn

* Năng lượng của nguyên tử gồm

động năng electron và thế năng

tương tác của eletron với hạt nhân

I MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ

 -Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford: Các electron (-) chuyển động xung quanh hạt nhân (+).

 - Hạn chế : Không giải thích tính bền vững của nguyên tử và

sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử Hyđrô

+ Nhược điểm 1 : Theo thuyết sóng, electron chuyển động có gia tốc xung quanh hạt nhân nên phát sinh sóng điện từ  sóng mang theo năng lượng  năng lượng nguyên tử giảm  thế năng giảm  bán kính giảm  electron rơi vô nhân  nguyên tử bị phá vở

Boom

+Nhược điểm 2: bán kính quỹ đạo của electron giảm liên tục 

năng lượng nguyên tử giảm liên tục  sóng điện từ phát ra có tần số thay đổi liên tục  Hydro chỉ có quang phổ liên tục ( thực tế có cả quang phổ vạch)

Theo thuyết sóng điện từ hạt điện tích chuyển động thì có khả năng bức xạ sóng điện

từ

Vậy sóng này mang năng lượng đi hết, bán kính quỹ đạo của e - giảm dần, thì dẫn đến tình trạng gì cho

nguyên tử ?

Niels Bohr Để khắc phục những khó

khăn của mẫu nguyên tử Rutherford , năm 1913,

vào mẫu hành tinh nguyên tử

I MÔ HÌNH HÀNH TINH NGUYÊN TỬ

 -Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford : Các electron

mang (-)chuyển động xung quanh hạt nhân (+)

 - Hạn chế : Không giải thích tính bền vững của nguyên tử

và sự tạo thành quang phổ vạch của nguyên tử Hyđrô

 - Mẫu nguyên tử Bo : Mẫu hành tinh nguyên tử + hai tiên đề

- Đối với nguyên tử hiđrô

II CÁC TIÊN ĐỀ CỦA BO VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

1 Tiên đề về các trạng thái dừng

TIÊN ĐỀ : Nguyên tử chỉ tồn tại trong 1 số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ.

rn = n2r0

r 0 = 5,3.10 -11 m gọi là bán kính quỹ đạo Bo , n = 1,2,3,4,5,

n = 1 Trạng thái dừng cơ bản, năng lượng nguyên tử thấp nhất  Nguyên tử bền vững nhất

n = 2,3  Trạng thái dừng kích thích, n càng lớn ( electron càng xa nhân), năng lượng nguyên tử càng cao Nguyên tử càng kém bền

vững( thời gian tồn tại ở các trạng này là 10 -8 s )

BO ĐƯA RA TIÊN ĐỀ VỀ TRẠNG THÁI DỪNG NHƯ THẾ NÀO ?

+HỆ QUẢ :Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ

chuyển động trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định

gọi là quỹ đạo dừng.

- Khi electron chuyển động trên quỹ đạo K gần nhân nhất  ứng với trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất gọi là trạng thái cơ bản  nguyên tử bền vững nhất  electron

không rơi vô nhân  Nguyên tử bền vững

DỰA VÀO TIÊN ĐỀ

VỀ TRẠNG THÁI DỪNG, GIẢI THÍCH TÍNH BỀN VỮNG

NGUYÊN TỬ ?

- Khi electron chuyển động trên các quỹ đạo xa nhân hơn

( L,M,N… ) ứng với các trạng thái kích thích  Nguyên tử kém

 tương ứng electron chuyển dần từ quỹ đạo xa nhân về gần nhân  cuối cùng về quỹ đạo K  electron cũng không rơi vô nhân  Nguyên tử bền vững

sau đó nguyên tử chuyển dần

về trạng thái năng lượng thấp 

cuối cùng về trạng thái cơ bản

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

-TIÊN ĐỀ : Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng

lượng (E n ) sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn (E m )

thì nó phát ra 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E n - E m :

 = hfnm = En - Em

- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng

E m thấp hơn mà hấp thụ được 1 phôtôn có năng lượng đúng bằng

hiệu E n - E m thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao

III QUANG PHỔ PHÁT XẠ VÀ QUANG PHỔ HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRO

Quang phổ nguyên tử Hydro gồm ba dãy :

- Dãy Laiman : nằm ở vùng tử ngoại

- Dãy Banme một phần nằm ở vùng tử ngoại, một phần nằm ở vùng ánh sáng nhìn thấy gồm 4 vạch đỏ , lam , chàm , tím.

- Dãy Pasen: vùng hồng ngoại

-1> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ

L M

Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao về mức năng thấp thì nó phát ra một photon có năng lượng hoàn toàn xác định : hf = Ecao – Ethấp

Mỗi photon có tần số f tương ứng với một ánh sáng

đơn sắc có bước sóng  ứng với một vạch màu xác

định.

1> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ VẠCH PHÁT XẠ

Vận dụng tiên đề bức xạ, giải thích sự hình thành quang phổ vạch của hidro ( tức là mỗi vạch quang phổ có một tần số hay bước sóng xác định) ??

2> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ HẤP THỤ

Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, quang phổ vạch hấp thụ của Hirô có 4 vạch đen trên các nền đỏ, lam ,chàm, tím của

quang phổ liên tục

M O

P N ÁNH SÁNG TRẮNG L K

QUAN SÁT MÔ HÌNH VỀ

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH

QUANG PHỔ VẠCH HẤP THỤ CỦA NGUYÊN TỬ HIDRÔ KHI NGUYÊN TỬ HIDRÔ HẤP

THỤ PHÔTÔN TRONG CHÙM ÁNH SÁNG TRẮNG ( HẤP

THỤ NĂNG LƯỢNG)

Ethấp

ECao

Nếu một nguyên tử Hydro đang ở mức năng lượng thấp

Ethấp mà nằm trong chùm sáng trắng có tất cả các photon

từ lớn đến nhỏ khác nhau, nó sẽ hấp thụ ngay một photon

có năng lượng đúng bằng hiệu Ecao - Ethấp để nhảy lên mức nang lượng Ecao

 có một sóng ánh sáng bị hấp thụ , làm trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối.

2> SỰ TẠO THÀNH QUANG PHỔ HẤP THỤ

Vận dụng tiên đề hấp thụ , giải thích

sự hình thành quang phổ vạch hấp thụ của hidro??

?

1 Chọn câu sai trong tiên đề về các trạng thái dừng

A Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng

lượng xác định gọi là các trạng thái dừng.

B Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ

năng lượng

C Trong các trạng thái dừng, electron chuyển động trên

các quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định.

D Trong trạng thái dừng, electron dừng lại không

chuyển động

2> Phát biểu nào sau đây là đúng? Tiên đề về sự hấp thụ

và bức xạ năng lượng của nguyên tử có nội dung là:

A Nguyên tử hấp thụ phôton thì chuyển trạng thái dừng

B Nguyên tử bức xạ phôton thì chuyển trạng thái dừng

C Mỗi khi chuyển trạng thái dừng nguyên tử bức xạ hoặc hấp thụ photon có năng lượng đúng bằng độ chênh lệch năng lượng giữa hai trạng thái đó

D Nguyên tử hấp thụ ánh sáng nào thì sẽ phát ra ánh sáng đó

?

3> Xét nguyên tử

Hyđrô ở trạng thái như hình vẽ Hiện tượng gì xảy ra khi electron

chuyển xuống trạng

thái có mức năng

lượng thấp hơn?

@ Nguyên tử Hyđrô sẽ bức xạ một phôtôn

Với những thành công của mẫu nguyên tử Bohr, Bohr đã đứng vào hàng ngũ những nhà khoa học thiên tài cùng Albert Einstein Sau khi Bohr mất