Επίπεδο ενέργειας και μοντέλο υδρογόνου Bohr

Επίπεδο ενέργειας

  • Τα επίπεδα κελύφους ηλεκτρονίων ή ενέργειας θα είναι οι καθορισμένες αποστάσεις από τον πυρήνα ενός ατόμου όπου μπορεί να βρεθούν ηλεκτρόνια ή η υψηλότερη πιθανότητα να βρεθούν. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια μέσα σε ένα μόριο που κινούνται γύρω από τον θετικό πυρήνα, που συνήθως βρίσκονται στο κέντρο. Τα επίπεδα ενέργειας μοιάζουν κάπως με τα μέτρα ενός άλματος ηλεκτρονίου ενός βήματος.
  • Στις περισσότερες θεμελιώδεις έννοιες ενός ατόμου. αποτελούνται από ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από έναν πυρήνα.
  • Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια δεν είναι σε θέση να επιλέξουν οποιαδήποτε τροχιά σύμφωνα με την επιθυμία τους. Τα ηλεκτρόνια περιορίζονται σε τροχιές με μόνο ένα συγκεκριμένο επίπεδο ενέργειας. Τα ηλεκτρόνια είναι σε θέση να πηδούν μόνο από ένα επίπεδο ενέργειας ή ένα βήμα σε ένα άλλο επίπεδο. Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να περιστρέφονται με ενέργεια εκτός από τα καθορισμένα επίπεδα ενέργειας.

Ποιο είναι το διάγραμμα στάθμης ενέργειας;

Μέσο ενεργειακού επιπέδου για την αξιολόγηση της ποσότητας ενέργειας που μπορεί να απαιτεί το ηλεκτρόνιο και θα απελευθερώνεται κατά τη μετάβαση, εάν μεταπηδούν από τη μία τροχιά στην άλλη. Το έδαφος ή η μηδενική κατάσταση είναι η ελάχιστη ενεργειακή κατάσταση που υπολογίζεται για H2 μόρια.

Ποια είναι τα τέσσερα επίπεδα ενέργειας;

Υπάρχουν τέσσερις τύποι τροχιακών, p, d και f.

  • Sharp-s 
  • Αρχή-σελ
  • Διάχυση-δ
  • Θεμελιώδης-στ 

Σε ένα άτομο, υπάρχουν μερικοί συνδυασμοί αυτών τροχιακά

Το επίπεδο ενέργειας είναι μια ποσότητα χώρου ή περιοχών, οπουδήποτε ηλεκτρόνια πιθανότατα θα είναι παρών. Αυτές οι αποστάσεις, γνωστές ως τροχιακά, έχουν διαφορετικά σχήματα, που υποδηλώνονται με ένα γράμμα (s, p, d, f).

Ατομικά τροχιακά
Ατομικά τροχιακά
Geek3Atomic-orbital-cloud spdf m0CC BY-SA 4.0

Πώς καθορίζετε τα επίπεδα ενέργειας;

Επίπεδα ενέργειας ηλεκτρονίων
Επίπεδα ενέργειας ηλεκτρονίων
Μπρους ΜπλάουςBlausen 0342 ElectronEnergyLevelsCC-BY 3.0

ηλεκτρόνια σθένους

«Το ηλεκτρόνιο που βρίσκεται στο υψηλότερο επίπεδο ενέργειας ονομάζεται ηλεκτρόνιο σθένους».

Επίγεια κατάσταση

«Η κατάσταση ελάχιστης ενεργειακής ισορροπίας του H2 το άτομο αναγνωρίζεται ως η κατάσταση του εδάφους. "

Ενθουσιασμένη κατάσταση

Όταν το ηλεκτρόνιο (ή το άτομο) έχει υψηλότερη ενέργεια από αυτήν τη χαμηλότερη ενέργεια, λέγεται ότι βρίσκεται σε «διεγερμένη κατάσταση».

Εάν ένα ηλεκτρόνιο πέσει από υψηλότερο επίπεδο σε χαμηλότερο, ένα φωτόνιο μπορεί να εκπέμψει ή να απελευθερωθεί ενέργεια.

Ενεργειακή διαφορά

Η ενέργεια που εκπέμπεται φωτονίου είναι η διαφορά μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων του πρωτογενούς (n i και τελικό (n f ) κατάσταση. Η ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο Rydberg.

Το μοντέλο υδρογόνου Bohr

Το 1913, ο Niels Bohr αντιλήφθηκε τα επίπεδα ενέργειας και τη φασματική συχνότηταn του Η2 εξετάζοντας διάφορες απλές παραδοχές για να διορθώσουμε την υποθετική κλασική. Η πλειονότητα αυτών των ελαττωμάτων επιλύθηκε με την τροποποίηση του μοντέλου Bohr από τον Arnold Summerfield. Για αυτό το μοντέλο, ο φυσικός Niels Bohr έλαβε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το έτος 1922.

Στη θεμελιώδη έννοια ότι ένα άτομο (το ατομικό μοντέλο Bohr), τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται μόνο ορισμένες τροχιές γύρω από τον πυρήνα. Συμβαίνουν τα ηλεκτρόνια που κατεβαίνουν μεταξύ των επιτρεπόμενων τροχιών, εκτός από την εκπομπή ή την απορρόφηση ενέργειας.

Αν και αυτό το βασικό μοντέλο δεν είναι αποδεκτό καλά επειδή η δομή των περισσότερων ατόμων είναι πιο περίπλοκη από το υδρογόνο, αν και αυτό απαιτεί τα νέα θέματα, εξ ου και η εισαγωγή της κβαντικής μηχανικής, στην κβαντομηχανική, κάθε ηλεκτρόνιο σε τροχιά εξηγείται από μια μαθηματική έκφραση γνωστή ως μια λειτουργία κύματος.


Ατομικό μοντέλο Bohr
WillowWΜοντέλο ατόμου BohrCC BY-SA 3.0

Bohr Radius

«Η ακτίνα Bohr (a0) είναι μια σταθερή παράμετρος, ισούται με την πιο προβλέψιμη απόσταση για το άτομο υδρογόνου μεταξύ του πυρήνα και του ηλεκτρονίου στην κατάσταση του εδάφους (μη σχετικιστική και έχει άπειρα βαρύ πρωτόνιο)"

Ονομάστηκε από τον Niels Bohr λόγω της συμμετοχής του στο μοντέλο Bohr ενός ατόμου.

Υδρογόνο Atom χρησιμοποιώντας Bohr Model
Υδρογόνο Atom χρησιμοποιώντας Bohr Model
SE3-29ΧΥδρογόνο GIFCC BY-SA 4.0

Φασματικές γραμμές

Κάθε συστατικό έχει ένα συγκεκριμένο σύνολο ενεργειακών επιπέδων. Έτσι, οι συχνότητες στις οποίες απορροφά και εκπέμπει φως συμπεριφέρονται ως ένα είδος μικροφώνου, αναγνωρίζοντας τη συγκεκριμένη ένωση και το συγκεκριμένο. Αυτά τα χαρακτηριστικά των ατόμων έχουν δώσει έρευνα σε θέματα που ονομάζονται φασματοσκοπία, μια επιστήμη αφιερωμένη στην αναγνώριση μορίων και ατόμων από τον τύπο της ακτινοβολίας που απορροφούν ή εκπέμπουν.

Σειρά Balmer

Ο ατομικός φυσικός Balmer σημείωσε αναλυτικά μια σχέση στις ενέργειες κατά την απελευθέρωση φωτονίων από το άτομο. Οι διάφορες διακριτές ενέργειες φωτονίων / μήκη κύματος που ανακαλύφθηκαν από την Balmer ονομάζονται σειρά Balmer.

Αργότερα ήταν γνωστό ότι οι ενεργειακές μεταβάσεις δημιουργούν τις γραμμές Balmer από το άτομο υδρογόνου. Το μοντέλο Bohr του ατόμου κατάφερε να εξηγήσει τη σειρά Balmer επειδή οι μεγαλύτερες τροχιές χρειάζονταν ηλεκτρόνια για να έχουν σημαντικά μεγαλύτερη αντίθετη ισχύ ή αρνητική ενέργεια για να ισορροπήσουν με τη γωνιακή ορμή. Η φόρμουλα Rydberg έχει μια ευρεία εικόνα της σειράς Balmer για όλες τις ενεργειακές ρυθμίσεις.

Φάσμα εκπομπών

Η φάσμα εκπομπών ατομικού υδρογόνου χωρίστηκε σε πολλές φασματικές σειρές και μήκη κύματος που παρέχονται από τον τυπικό τύπο Rydberg. Αυτές οι ανιχνευμένες φασματικές γραμμές είναι το αποτέλεσμα της μετάβασης ηλεκτρονίων από διαφορετικά επίπεδα ενέργειας σε ένα άτομο.

Ένα φάσμα εκπομπών υποδηλώνει την ποικιλία των μηκών κύματος που εκπέμπονται από ένα άτομο ή χημική ένωση που διεγείρεται είτε από θέρμανση είτε από ηλεκτρικό ρεύμα. Το φάσμα εκπομπών καύσιμου αερίου ή άλλων μορίων μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παρουσίαση της σύνθεσής του.

Φάσμα εκπομπών ατομικού υδρογόνου και ηλίου
Φάσμα εκπομπών ατομικού υδρογόνου και ηλίου
Image Credit: RanjithsijiΦάσμα ατομικών εκπομπών ηλίουCC BY-SA 4.0

Δυναμική ενέργεια

«Αυτή είναι η ενέργεια μιας οντότητας για τη θέση της σε σχέση με άλλα αντικείμενα, τάσεις, αποθηκευμένο ηλεκτρικό φορτίο ή άλλους παράγοντες μέσα του. "

Δεσμευτική Ενέργεια

«Η δεσμευτική ενέργεια είναι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για τη συγκράτηση ενός πυρήνα».

Ενέργεια ιονισμού

"Η ποσότητα ενέργειας που χρειάστηκε να απορροφηθεί ένα απομονωμένο άτομο στην ηλεκτρονική κατάσταση του εδάφους για να αποφορτιστεί ως e- "

Η ενέργεια ιονισμού περιγράφεται ως ένα βήμα δυσκολίας στην απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου σε άτομο ή ιόν ή ικανότητα ατόμου ή ιόντος να παραδώσει ένα ηλεκτρόνιο. Ο αριθμός της μείωσης ηλεκτρονίων συμβαίνει συνήθως στην κατάσταση του εδάφους του είδους.

Οι ενέργειες ιονισμού μετρώνται σε kJ / mol, ή η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για όλα τα άτομα σε ένα mole να χαλαρώσουν την ενότητα e αντίστοιχα.

Πώς λειτουργεί η ενέργεια ιονισμού;

Η ενέργεια ιονισμού είναι η απαιτούμενη ενέργεια, στην οποία ένα απομονωμένο, αέριο άτομο από την επίγεια ηλεκτρονική κατάσταση πρέπει να απορροφήσει για να απελευθερώσει ένα ηλεκτρόνιο. Όσο περισσότερα ηλεκτρόνια χάνονται, τόσο περισσότερο θα είναι αυτό το ιόν και θα είναι πιο δύσκολο να διαχωριστεί το e- από το άτομο.

Ποιο στοιχείο έχει την υψηλότερη και χαμηλότερη ενέργεια ιονισμού;

  • Το στοιχείο Έχει την υψηλότερη ενέργεια ιονισμού.
  • Το Francium έχει την ελάχιστη ενέργεια ιονισμού.

Η ενέργεια ιονισμού ενός στοιχείου γίνεται υψηλότερη από αριστερά προς τα δεξιά σε έναν περιοδικό πίνακα και μειώνεται από πάνω προς τα κάτω γενικά σε περιοδικό πίνακα. 

Ενέργεια ιονισμού με χρήση περιοδικού πίνακα
Ενέργεια ιονισμού με χρήση περιοδικού πίνακα
Cdang   AdrignolaΠεριοδικός πίνακας ενέργειας ιονισμούCC BY-SA 3.0

Για περισσότερα σχετικά με το σύννεφο ηλεκτρονίων Περισσότερα

Σχετικά με τον Δρ. Subrata Jana

Είμαι Subrata, Ph.D. στην Μηχανική, ειδικότερα ενδιαφέρεται για τομείς που σχετίζονται με την επιστήμη της πυρηνικής ενέργειας και της ενέργειας Έχω εμπειρία πολλαπλών τομέων, ξεκινώντας από το Service Engineer για ηλεκτρονικές μονάδες δίσκου και μικροελεγκτή έως εξειδικευμένη εργασία Ε & Α. Έχω εργαστεί σε διάφορα έργα, όπως πυρηνική σχάση, φωτοβολταϊκή σύντηξη, φωτοβολταϊκός, σχεδιασμός θερμαντήρα και άλλα έργα. Έχω έντονο ενδιαφέρον για τον επιστημονικό τομέα, την ενέργεια, τα ηλεκτρονικά και τα όργανα και τον βιομηχανικό αυτοματισμό, κυρίως λόγω του μεγάλου εύρους των διεγερτικών προβλημάτων που κληρονομούνται σε αυτόν τον τομέα και κάθε μέρα αλλάζει με τη βιομηχανική ζήτηση. Στόχος μας εδώ είναι να δείξουμε αυτά τα μη συμβατικά, περίπλοκα επιστημονικά θέματα με έναν εύκολο και κατανοητό τρόπο.
Είμαι παθιασμένος με την εκμάθηση νέων τεχνικών και καθοδηγώ τα νεαρά μυαλά να αποδίδουν σαν επαγγελματίας, να έχουν όραμα και να βελτιώνουν την απόδοσή τους εμπλουτίζοντας γνώσεις και εμπειρία.
Εκτός από το επαγγελματικό μέτωπο, μου αρέσει η φωτογραφία, η ζωγραφική και η εξερεύνηση της ομορφιάς της φύσης. Ας συνδεθούμε μέσω συνδέσμου - https://www.linkedin.com/in/subrata-jana-399336140/

Lambda Geeks