OTKRIĆE ATOMA

UVOD U ATOMSKU I KVANTNU FIZIKU

I DEO

Razvoj ideje atoma

Demokrit (5. v. pne.), atomi-nedeljive čestice

Značajnu ulogu imaju i naučnici:

Dalton,Braun,Avogardo,Mendeljejev, Faradey ...

Dalton, 1810.- spajanje elemenata u stalnim masenim odnosima

Faraday, 1834., elektroliza

William Crookes,1879., katodne zrake

Ruđer Bošković (18. vek)

Zavisnost Boškovićeve sile od udaljenosti od atoma

sila

razmak

Zavisnost sile između dva vodonikova atoma od njihovog

razmaka (kvantna teorija)

Ruđer Bošković u svom delu “Teorija prirodne filozofije” izlaže originalne ideje o atomima .Atomi su po njemu fizičke tačke(materijalne tačke) ,centri inercije i centri aktivnih sila usled kojih nastaje privlačenje i odbijanje.Objašnjava tako koheziju,gravitaciju,elastičnost

R.Bošković-zasniva DINAMIČKU ATOMISTIKU

Atomska fizika u početku proučava ceo atom,a zatim kako je otkriveno da se atom sastoji od sitnijih čestica atomska fizika proučava elektronski omotač dok jezgro proučava nuklearna fizika.

Iz atomske danas se razvija kvantna fizika i spektroskopija , a iz nuklearne fizike izdvaja se fizika elementarnih čestica

Prvi atomi koji se proučavaju su:

1H1 , 2He+ , 3Li2+ Imaju po jedan elektron u elektronskom omotaču

Balmer-proučava spektre u vidljivoj oblasti atoma vodonika-spektralne linije se zgušnjavaju

n = 1, m = 2,3,4...- Lymanov niz

n = 2, m = 3,4,5...- Balmerov niz

n = 3, m = 4,5,6...- Paschenov niz

n = 4, m = 5,6,7...- Brackettov niz

n = 5, m = 6,7,8...- Pfundov niz

222 111

mnRZ

22

1

2

11

mR

Balmerova formula

R = 1,097 ·107 m-1 Rydbergova konstanta

Rydbergova relacija

SPEKTRALNE SERIJE

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

n = 5

n = 6

n Lymanov niz

Balmerov niz Paschenov nizBrackettov niz

Pfundov niz

XIX vek Mendeljejev-formira periodni sistem elemenata.Svrstava elemente u 8 grupa i 7 perioda na osnovu fizičkih i hemijskih osobina atomaDo tada su poznata 63 hemijska elementa (ostavljena su prazna mesta za elemente koji će tek biti otkriveni)Ovaj periodni sistem će vrlo malo biti prepravljen razvojem kvantne mehanike.

James Clerk Maxwel –otkriće elektromagnetnih talasa-atomi emituju emt

William Crookes,1879., katodni zraci-snop elektrona

“ATOM JE DELJIV”

Tomson –određuje specifično naelektrisanje elektrona

Thomsonov model atoma

Model atoma

vodonik ugljenik

Rutherfordov model atoma

izvor čestica

fluorescentni zaklon

listić zlata

Raderfor – dinamički –planetarni model atoma

Elektroni kruže oko pozitivnog jezgra

Šta je u jezgru?

Neutroni još uvek nisu bili otkriveni.

Jezgra atoma, oko 10-15 m

2

2mvEk

r

eE

op

2

4

1

r

emvEEE

opk

22

4

1

2

Fcp = Fc

2

22

4

1

r

e

r

mv

o

r

emv

o 24

1

2

22

r

eE

o8

2

kin. energ. elektrona + pot. energ. elektrona = energija atoma

Kin. energ. elektrona:

Pot. energ. elektrona u vodonik atomu:

2

r·

Energija atoma

KRAJ I DEO

II DEO

Borov model atoma

Niels Henrik David Bohr Nalazi zamerke Raderfordovom modelu atoma jer po tom modelu elektroni koji se kreću oko jezgra moraju da emituju EMT i time gube energiju i na kraju padnu na jezgro emitujući kontinualno zračenje.

Nils Henrik Dejvid Bor (7. oktobar 1885. — 18. novembar 1962) je danski fizičar Jedan je od najistaknutijih naučnika 20. veka. Tvorac je savremene atomistike.

jezgra elektron

N. Bohr dopunjuje Rutherford-ov model atoma i postavlja svoj model koji zasniva na tri postulata.

I POSTULATElektroni se u atomima mogu kretati oko jezgra samo po određenim orbitama tzv . Stacionarna stanja i pri tome niti emituju niti apsorbuju energiju.

Na ovaj način su objašnjena stacionarna stanja (n=1,2,3..) elektrona u atomu-stabilnost atoma.

II POSTULATMoment impulsa elektrona u atomu je kvantovana veličina-moment impulsa je celobrojni umnožak ћ konstante

Na ovaj način moguće je izračunati poluprečnik ,brzinu i energiju elektrona u stacionarnim stanjima.

III POSTULATKada elektron prelazi iz jednog stacionarnog stanja u drugo on pri tome mora da emituje ili apsorbuje kvant energije koji je jednak razlici ta dva energetska nivoa.

Ovim postulatom objašnjava pojavu linijskog spektra.

Bohrov model atoma

e v

L

r L = mevr - moment količine kretanja

elektrona

2

hnvrm ne

n = 1,2,3... – kvantni broj

2

22

4

1

non

e

r

Ze

r

vm

e

on me

h

Z

nr

2

22

mme

hr

e

o 112

2

1 103,5

Poluprečnik prve putanje vodonika (n = 1):

Poluprečnici viših putanja vodonika: 22r1, 32r1, 42r1...

2

hnvrm ne

Borov radijus

1

2

rZ

nrn

e

on me

h

Z

nr

2

22

28

2n

non

U

r

ZeE

22

4

1 8 h

meE

o

e

22

4

2

2

8 h

me

n

ZE

o

en

J 10179,2Js10626,6mNC 10854,88

kg 10110,9C 10602,1 1823422-1-212

31419

1

E

E1 = -13,60 eV

12

2

En

ZEn

Energija prvog nivoa atoma vodonika

E1 = -13,60 eVE2 = - 3,40 eV

E3 = - 1,51 eV

E4 = - 0,85 eV

E5 = - 0,54 eV

E6 = - 0,38 eV

E = 0

E1 = 0E2 = -3,40 eV + 13,60 eV = 10,2 0 eV

E3 = -1,51 eV + 13,60 eV = 12,09 eV

E4 = - 0,85 eV + 13,60 eV = 12,75 eV

E5 = - 0,54 eV +13,60 eV = 13,06 eV

E6 = - 0,38 eV +13,60 eV = 13,22 eV

E = 0 – (-13,60 eV) = 13,60 eV

Stacionarno energetsko stanje

E/e V

14

10

12

1

2

3

413

11

Energijski spektar vodonikovog atoma

1,2,3...– redni broj putanje ili energijskog stanja