|
 |
|
Bohr je predstavio model atoma što se kasnije saznalo samo vodika. On nam govori kako elektronima mozemo dati energije da on "skoči" na sljedeću ljusku. U kvantnomehaničkom modelu atoma saznajemo da je broj ljusaka jednak broju periode u kojoj se atom nalazi.
Dakle vodik ima 1 ljusku. Kako je moguce da njegov elektron moze skočiti na druge ljuske ako ima samo jednu ljusku?
Unaprijed hvala.
|
|
Ime i prezime:
Nika Vrabac
nika.vrabac@skole.hr
|
 |
 |
Vrlo dobro pitanje! Na njega se može odgovoriti na dva načina, jedan vrlo jednostavan i jedan vrlo kompliciran. Počet ću s jednostavnim.
Zamisli da imaš nekoliko desetaka jednakih kutija u obliku kocki i da ih trebaš složiti u jednu veću kutiju, opet kockastu. Očito, kutije će ići jedna uz drugu u redove, red do reda će činiti sloj, a iznad sloja će ići idući sloj i tako dok ne posložiš sve male kutije ili napuniš veliku kutiju. I sad, možemo li reći da mjesta na koja će doći manje kutije stvarno postoje? Pogledamo li praznu veliku kutiju, vidjet ćemo samo tu praznu kutiju tj. ništa u njoj. No, ako znamo kako želimo ili moramo poslagati manje kutije, možemo pokazati mjesta od kojih ćemo početi slagati. Ta će mjesta vjerojatno biti uglovi velike kutije. Ako već jesmo krenuli slagati kutije, imat ćemo vrlo jasnu predodžbu kamo ide sljedeća jer ih vrlo vjerojatno slažemo po nekakvom redu, odnosno pravilu. Tih pravila za kutiju možemo smisliti više, ali svako od njih reći će nam kamo ide sljedeća kutija, iako u onoj praznoj kutiji s početka nigdje ne piše da neka manja kutija dolazi baš na to mjesto. Također, ako za to imamo neki razlog, možemo preskočiti neko mjesto i staviti iduću kutiju dalje, a rupu popuniti naknadno. Možemo i izvući neku od već složenih kutija (ako ju možemo doseći) pa ju prebaciti na neko drugo mjesto. Pravilo slaganja nam, dakle, omogućava da unaprijed znamo kamo možemo staviti neku kutiju, a isto tako i da neka mjesta ostavimo prazna te ih, ako želimo, popunimo kasnije.
I kakve sad to veze ima s atomima i elektronima? Ni jedni ni drugi niti su kockasti niti su kutije. Međutim, elektroni u atomu ne bivaju bilo kako i upravo se time bavi Bohrov model atoma. Naime, prije Bohrovog modela nije bilo jasno što točno rade elektroni u atomu, premda se naslućivalo da imaju veze s nastajanjem molekula te da nekako kruže oko nekog pozitivnog naboja. Pored toga, činjenica da postoje emisijski spektri pojedinačnih atoma govorila je da bivanje elektronâ u atomu ima nekakve veze s energijom tj. da elektroni u atomu mogu primati i otpuštati energiju.
Neposredno prije pojave Bohrovog modela Rutherford (inače Bohrov mentor) je pokazao da atomi imaju vrlo malu pozitivno nabijenu jezgru oko koje se nalazi elektronski oblak (on je smatrao da elektroni kruže, slično kao planeti oko Sunca) te time odbacio model "pudinga od šljiva" prema kojemu je atom nekakva kuglica s jednoliko raspoređenom masom u kojoj su nasumično raspoređeni elektroni. Bohr je Rutherfordovom modelu dodao pravila po kojima elektroni mogu kružiti oko jezgre, i to kroz tri postulata:
1. Postoje stabilne (stacionarne) orbite oko atomske jezgre po kojima elektroni mogu kružiti bez gubitka energije. One imaju točno određene udaljenosti od jezgre i elektron se ne može nalaziti između tih orbita, nego samo na nekoj od njih.
2. Udaljenosti tih orbita od jezgre određene su kutnom količinom gibanja elektrona, i to tako da je kutna količina gibanja elektrona u svakoj orbiti cjelobrojni višekratnik neke temeljne vrijednosti (reducirane Planckove konstante). Elektroni s najnižom vrijednošću (n = 1) nalaze se u najnižoj ljusci i ne mogu se dodatno približiti jezgri. Elektroni s većim vrijednostima kutne količine bit će proporcionalno dalje od jezgre.
3. Elektroni mogu prelaziti iz jedne ljuske u drugu primanjem ili otpuštanjem energije (u obliku fotona). Oni u najnižoj ljusci očito mogu samo ići na više razine, drugi mogu i na više i na niže. Pri prelasku s niže na višu razinu elektroni prime točno onoliku energiju koliko iznosi razlika između energija tih dviju ljuski, dok pri prelasku s više na nižu razinu ista količina energije bude otpuštena.
S tim pravilima Bohr je uspio objasniti emisijski spektar vodikovog atoma i tako potvrditi svoj model. Doduše, model mu je zaštekao već na dvoelektronskim atomima i poslije je trebalo uložiti još puno truda da se dobro objasne atomski spektri.
I sad opet pitanje: postoje li stvarno "prazne ljuske"? Ako imamo vodikov atom i u njemu jedan elektron u osnovnom stanju, dakle najnižoj ljusci, i onda taj atom ozračimo fotonom s točno onoliko energije koliko treba da elektron ode na iduću razinu, kako će taj elektron znati kamo treba otići? I kako će, nakon što opet otpusti energiju, znati kamo treba ići nazad? (Pitanje bi se zapravo dalo i poopćiti u "Zašto su stvari baš onakve kakve jesu?", ali možda bolje da ostanemo na jednom atomu.) Odgovor je isti kao i za kutije: postoji pravilo slaganja. No, dok za kutije, uz njihov oblik, pravilo ovisi i o nama, elektroni se drže pravilâ koja su ukratko stvar Svemira u kojem živimo. Bohrova verzija tih pravila ima samo spomenuta tri postulata i iz njih se vidi da oni dopuštaju ne samo da na nekoj elektronskoj razini ne bude nijedan elektron, nego i da bilo koji elektron bude bilo gdje. Dakle, praznih mjesta može biti po volji, a elektron će biti točno "tamo" gdje ga šalje njegova kutna količina gibanja. Koja mora biti cjelobrojni višekratnik reducirane Planckove konstante. U tom smislu, ljuske su stanja, a ne pozicije. Međutim, nije baš ni da nisu pozicije jer za svako temeljno stanje postoji točno određen maksimalan broj pozicija. U prvoj ljusci mogu biti najviše dva elektrona, u drugoj najviše osam, u trećoj osamnaest itd. Zašto baš toliko? Grub odgovor je da se elektroni odbijaju zbog negativnog naboja pa ih u neki volumen može stati samo određen broj.
Precizniji odgovor iziskivao bi da krenemo malo dublje u kvantnu mehaniku, a to bi bio onaj komplicirani odgovor koji sam spomenuo na početku. Uvod u taj odgovor možeš vidjeti npr. ovdje, a potpuni odgovor zapravo i ne možeš dobiti ovdje, već treba upisati studij kemije ili fizike.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
