Ответ #1:
Атомом называется мельчайшая частица вещества. Из атомов состоят молекулы вещества. Сам атом также имеет внутреннее строение. В планетарной модели атом состоит из тяжелого ядра, вокруг которого вращаются легкие электроны. Ядро заряжено положительно, а электроны – отрицательно. Заряд ядра равен по модулю сумме зарядов всех электронов, так что в целом атом электрически нейтрален.
Если в атоме присутствует лишний электрон, то заряд атома становится отрицательным – атом превращается в отрицательный ион. Если же электронов в атоме не хватает, то заряд становится положительным – образуется положительный ион.
В атомной физике используются следующие единицы измерения:
1. За единицу заряда принимается модуль заряда электрона, равный элементарному заряду:
2. За единицу массы принимается 1/12 массы атома углерода 12С. Эта величина так и называется – атомная единица массы (а.е.м.):
3. За единицу энергии принимается энергия, которую приобретает электрон при прохождении разности потенциалов в 1 В – электрон-вольт (эВ):
Для обоснования свойств атомов Бор предложил следующие квантовые постулаты, названные постулатами Бора:
1. Постулат стационарных состояний: в атоме существует набор стационарных состояний, находясь в которых атом не излучает электромагнитных волн. Каждое стационарное состояние характеризуется главным квантовым числом n. Состояние с n = 1 называется основным состоянием.
2. Правило квантования орбит: в стационарном состоянии движение электрона по орбите удовлетворяет следующему уравнению:
,
где m – масса электрона, v – его скорость на орбите, r – радиус орбиты, - постоянная Планка, деленная на 2π.
3. Правило частот: при переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один фотон. Энергия фотона равняется разности энергий в двух состояниях атома:
Рассмотрим простейший атом, состоящий из ядра зарядом +е и одного электрона – атом водорода. Согласно постулатам Бора в атоме водорода существует набор стационарных состояний. В каждом стационарном состоянии атом обладает определенной энергией. Энергия n-го стационарного состояния в атоме водорода:
Эта энергия называется также энергией n-го уровня.
Также каждому стационарному состоянию отвечает орбита, по которой движется электрон. Радиус n-й орбиты в атоме водорода:
Пример-задача
Вычислите энергию основного состояния атома водорода в эВ.
Дано: атом водорода
Найти:
Решение:
Энергия основного состояния (n = 1) атома водорода:
Ответ: 13,4 эВ.