Bài 33. Mẫu nguyên tử Bo

MẪU NGUYÊN TỬ BO

I. Mô hình hành tinh nguyên tử

• Năm 1911, Rutherford đề xướng mẫu hành tinh nguyên tử, tuy nhiên mẫu này không giải thích được tính bền vững và sự tạo thành quang phổ vạch của các nguyên tử.
• Năm 1913, Bo đề ra mẫu nguyên tử mới gọi là mẫu Bo, mẫu này giải thích được sự tạo thành quang phổ vạch của các nguyên tử, đặc biệt là nguyên tử hiđrô.

II. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử

Đề giải thích được sự tạo thành quang phổ của nguyên tố đơn giản nhất là hiđrô, nhà vật lí Bo đã bổ sung vào mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford hai giả thuyết sau đây.

1. Tiên đề về các 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 trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ.
• Trong các trạng thái dừng của nguyên tử, êlectron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính xác định gọi là quỹ đạo dừng.

  Bo đã tìm ra công thức tính bán kính của quỹ đạo dừng của êlectron trong nguyên tử hiđrô \(r = n^2r_0\)

2. Tiên đề về sự hấp thụ hay bức xạ nguyên tử

• Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng \(E_n\) sang trạng thái dừng có năng lượng \(E_m\) thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng 

​\(hf_{nm}=E_n-E_m\) .

• Khi nguyên tử chuyển tử trạng thái dưng có năng lượng \(E_m\) lên trạng thái dừng có năng lượng \(E_n\) thì nó cần hấp thụ một phôtôn có năng lượng đúng bằng

 \(hf_{nm}=E_n-E_m\).

                                              

Nhận xét: Từ nội dung tiên đề này cho thấy một chất hấp thụ được ánh sáng có bước sóng nào thì nó cũng có thể phát ra ánh sáng có bước sóng đó.

III. Quang phổ vạch phát xạ và hấp thụ của nguyên tử hiđrô

Khi khảo sát thực nghiệm quang phổ của nguyên tử hiđrô, người ta  thấy cách vạch phát xạ của nguyên tử hiđrô sắp xếp thành các dãy khác khau.

• Dãy Lai-man (Lyman): thuộc miền tử ngoại, được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo dừng bên ngoài về quỹ đạo \(K\): \(L \rightarrow K; M \rightarrow K; N \rightarrow K; ...\)
• Dãy Ban-me (Balmer): gồm các vạch nằm trong miền tử ngoại và một số vạch nằm trong miền áng sáng nhìn thấy (vạch đỏ \(H_{\alpha}\), vạch lam \(H_{\beta}\) , vạch chàm \(H_{\gamma}\), vạch tím \(H_{\delta}\)), được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo dừng bên ngoài về quỹ đạo \(L\): \(M \rightarrow L; N \rightarrow L; O \rightarrow L; ...\)
• Dãy Pa-sen (Paschen): thuộc miền hồng ngoại, được tạo thành khi electron chuyển từ các quỹ đạo dừng bên ngoài về quỹ đạo \(L\): \(N \rightarrow M; O \rightarrow M; P \rightarrow M; ...\)

                                          

Dựa vào sơ đồ ta có nhận xét

• Bước sóng dài nhất trong dãy Lai-man ứng với chuyển mức năng lượng từ \(L (n=2)\rightarrow K (n=1)\) .
• Bước sóng ngắn nhất trong dãy Lai-man ứng với việc electron chuyển từ  \(n=\infty \rightarrow K (n=1)\).
• Bước sóng dài nhất trong dãy Ban-me ứng với chuyển mức năng lượng từ \(M (n=3)\rightarrow L (n=2).\)
• Bước sóng ngắn nhất trong dãy Ban-me ứng với chuyển mức năng lượng từ \(n=\infty \rightarrow L (n=2).\)
• Bước sóng dài nhất trong dãy Pa-sen ứng với chuyển mức năng lượng từ \(N (n=4)\rightarrow M (n=3).\)
• Bước sóng ngắn nhất trong dãy Pa-sen ứng với chuyển mức năng lượng tử \(n=\infty \rightarrow M (n=3).\)