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Átomo de Hidrogênio de Niels Bohr

Em 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr criou a primeira teoria quântica de átomos, unindo regularidades empíricas de espectros de linha de hidrogênio, o modelo nuclear de Rutherford do átomo e o caráter quântico de radiação e absorção de luz.

Como ponto de partida, Bohr aceitou novos postulados da mecânica quântica, segundo os quais, no nível subatômico, a energia é emitida apenas em partes, chamadas de quanta. O físico alemão Max Planck assumiu a posição de que os átomos emitem luz por partículas individuais para resolver o problema de longa data da radiação do corpo negro. Usando o conceito da teoria dos fótons, Albert Einstein explicou o efeito fotoelétrico.

Bohr desenvolveu uma teoria quântica ainda mais e a aplicou aos elétrons das órbitas atômicas. Cientificamente falando, ele assumiu que o momento angular do elétron é quantizado. Ele mostrou ainda que, neste caso, o elétron não pode estar a uma distância arbitrária do núcleo atômico, e pode ser fixado apenas no número de órbitas, conhecido como órbita permitida. Elétrons em tais órbitas não podem irradiar ondas eletromagnéticas de intensidade e freqüência arbitrárias; caso contrário, é provável que tenham que ir para uma órbita inferior e não autorizada. Portanto, eles são mantidos em sua órbita superior.

No entanto, os elétrons podem pular para outra órbita permitida. Como a maioria dos fenômenos no mundo da mecânica quântica, esse processo não é fácil de visualizar. O elétron simplesmente desaparece de uma órbita para outra e se materializa sem atravessar o espaço entre eles. Esse efeito é chamado de salto quântico. Se o elétron pula para uma órbita mais baixa, ele perde energia e, portanto, emite uma energia de fótons fixos por fótons em um comprimento de onda fixo. Visualmente distinguimos fótons de diferentes energias por cores – o fio de cobre no fogo brilha com o azul. Para se mover para uma órbita mais alta, o elétron deve, portanto, absorver um fóton.

De acordo com a teoria do átomo de hidrogênio de Bohr, os elétrons sobem e descem as órbitas com saltos discretos – de uma órbita permitida a outra, assim como subimos e descemos as escadas. Cada salto é necessariamente acompanhado pela emissão ou absorção do quantum de energia da radiação eletromagnética, que chamamos de fóton.

Com o tempo, uma hipótese intuitiva de Bohr deu lugar a formulação sistemática rigorosa no quadro das leis da mecânica quântica e, em particular, o conceito da natureza dual das partículas elementares – onda-partícula. Hoje, os elétrons nos aparecem não como planetas microscópicos orbitando o núcleo atômico, mas como ondas de probabilidade, espirrando em suas órbitas.

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