1. Mô hình hành tinh nguyên tử: Rutherford đề xướng mẫu hành tinh nguyên tử
a) Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford:
Hạt nhân ở tâm nguyên tử, mang điện dương.
các electron chuyển động quanh hạt nhân theo quỹ đạo tròn hoặc elip (giống như các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời).
Khối lượng nguyên tử hầu như tập trung ở hạt nhân Qhạt nhân= Qe
b) Thiếu sót:
Khi bức xạ sẽ phát ra quang phổ liên tục.
Tính bền vững của nguyên tử. (Vì sao nó không rơi vào hạt nhân)
c) Khắc phục: Mẫu nguyên tử Bo gồm: mô hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề
2. Các tiên đề Bohr về cấu tạo nguyên tử. a) Tiên đề 1 về trạng thái dừng: a) Tiên đề 1 về trạng thái dừng:
Nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định, gọi là các trạng thái dừng. Khi ở các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ.
Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng.
Đối với nguyên tử hyđrô, bán kính các quỹ đạo dừng tăng tỷ lệ thuận với bình phương các số nguyên liên tiếp . Công thức tính quỹ đạo dừng của electron trong nguyên tử hyđrô:
Rn = n2.r0 với r0 = 0,53
0
A = 5.3.10-11 m gọi là bán kính Bo. (lúc e ở quỹ đạo K) và n =1,2,3…
Chú ý:
- Năng lượng của trạng thái dừng của Hidro: En = - 2 n
6, , 13
(eV).
- Bình thường nguyên tử ở trong trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất (gần hạt nhân nhất) trạng thái cơ bản ứng với n =1. Ở trạng thái này thì nguyên tử không bức xạ mà chỉ hấp thụ.
- Khi hấp thụ năng lượng quỹ đạo dừng có năng lượng cao hơn: trạng thái kích thích (n>1).
- Các trạng thái kích thích có năng lượng càng cao thì ứng với bán kính quỹ đạo của electron càng lớn và trạng thái đó càng kém bền vững. Giải thích sự bền vững của nguyên tử. Ở trạng thái kích thích thì nguyên tử bức xạ.
b) Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lƣợng của nguyên tử.
- Khi nguyên phát ra một phôton thì nó chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lượng cao (En ) về trạng thái dừng có mức năng lượng thấp (Em )thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu En - Em :
- Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trong trạng thái dừng có năng lượng mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu
En - Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao En .
Sự chuyển từ trạng thái dừng Em sang trạng thái dừng En ứng với sự nhảy của electron từ quỹ đạo dừng có bán kính rm sang quỹ đạo dừng có bán kính rn và ngược lại.
Năng lượng phôton bị nguyên tử phát ra (hay hấp thụ ) có giá trị ε = hfnm = n m
nm
EE E
hc
3. Quang phổ phát xạ và hấp thụ của Hidro
- Khi electron chuyển từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng: hf = Ecao - Ethấp c
- Mỗi phôtôn có tần số f ứng với 1 sóng ánh sáng có bước sóng λ = c/f ứng với 1 vạch quang phổ phát xạ (có màu hay vị trí nhất định). Điều đó lí giải quang phổ phát xạ của hiđrô là quang phổ vạch.
- Ngược lại, khi nguyên tử hidrô đang ở mức năng lượng thấp mà nằm trong vùng ánh sáng trắng thì nó hấp thụ 1 phôtôn để chuyển lên mức năng lượng cao làm trên nền quang phổ liên tục xuất hiện vạch tối. (Quang phổ hấp thụ của nguyên tử hidrô cũng là quang phổ vạch).
Kết luận:
- Quang phổ của Hidro là quang phổ vạch (hấp thụ hoặc phát xạ). Trong quang phổ của Hidro có 4 vạch nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy: đỏ lam chàm tím
- Nếu một chất có thể hấp thụ được ánh sáng có bước sóng nào (hay có tần số nào) thì nó cũng có thể phát ra bước sóng ấy (hay tần số ấy)