Transcript otkriće atoma - Fizika oko nas

UVOD U ATOMSKU I KVANTNU FIZIKU
OTKRIĆE ATOMA
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
sila
Ruđer Bošković (18. vek)
razmak
Zavisnost Boškovićeve
sile od udaljenosti od atoma
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:
1 , He+ , Li2+
H
1
2
3
Imaju po jedan elektron u elektronskom omotaču
Balmer-proučava spektre u vidljivoj oblasti atoma vodonikaspektralne linije se zgušnjavaju
1
1 1 
 R 2  2 

2 m 
Balmerova formula
R = 1,097 ·107 m-1
Rydbergova konstanta
1 
 1
 RZ 2  2  2 

n m 
1
Rydbergova relacija
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
SPEKTRALNE SERIJE
Balmerov niz Paschenov niz
Brackettov niz
Pfundov niz
Lymanov niz
n
n=6
n=5
n=4
n=1 n=3
n=2
XIX vek Mendeljejev-formira periodni sistem elemenata.
Svrstava elemente u 8 grupa i 7 perioda na osnovu
fizičkih i hemijskih osobina atoma
Do 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 talasaatomi 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
fluorescentni
zaklon
izvor 
čestica
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
Energija atoma
m v2
Kin. energ. elektrona: E k 
2
e2
Ep  
4 o r
1
Pot. energ. elektrona u vodonik atomu:
kin. energ. elektrona + pot. energ. elektrona = energija atoma
mv2
1 e2
E  Ek  E p 

2
4 o r
m v2
1 e2

2
4 o 2r
Fcp = Fc
m v2
1 e2

r
4 o r 2
r
·
2
E
e2
8 o r
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 POSTULAT
Elektroni 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 POSTULAT
Moment 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 POSTULAT
Kada 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
L
r
e
v
L = mevr - moment količine kretanja
elektrona
h
me vrn  n
2
n = 1,2,3... – kvantni broj
me vrn  n
h
2
me v 2
1 Ze 2

rn
4 o rn2
n2  oh2
rn 
Z e 2 me
Poluprečnik prve putanje vodonika (n = 1):
Borov radijus
 o h2
r1  2  5,3 1011 m
e me
Poluprečnici viših putanja vodonika: 22r1, 32r1, 42r1...
n2
rn   r1
Z
n2  oh2
rn 
2
Z e me
Z 2 e 4 me
En   2 2 2
n 8 o h
Z2
En  2 E1
n
Un
Ze 2
En  

8 o rn
2
e 4 me
E1   2 2
8 o h
E1  
1,60210
19

12
8  8,854 10
E1 = -13,60 eV
2

4
C  9,110 1031 kg
-1
C N m
  6,62610
-2 2
34
Js

2
 2,179 1018 J
Energija prvog nivoa atoma vodonika
E1 = -13,60 eV
E2 = - 3,40 eV
E3 = - 1,51 eV
E4 = - 0,85 eV
E5 = - 0,54 eV
E6 = - 0,38 eV
E1 = 0
E2 = -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
E = 0 – (-13,60 eV) = 13,60 eV
Stacionarno energetsko stanje
Energijski spektar vodonikovog atoma
E/eV
14
13
12
4
3
11
10
2
1
1,2,3...– redni broj putanje ili energijskog stanja