Giải bài 33: Mẫu nguyên tử Bo

A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

I. Mô hình hành tinh nguyên tử

• Năm 1911, Rơ-dơ-pho mạnh dạn đề sướng mẫu hành tinh nguyên tử. Theo Rơ-dơ-pho nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương nằm ở chính giữa, xung quanh có các electron mang điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo tròn hay elip giống như hệ Mặt Trời nên gọi là mẫu hành tinh nguyên tử.
• Mẫu hành tinh nguyên tử của Rơ-dơ-pho gặp phải khó khăn là không giải thích được tính bền vững của các nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch các nguyên tử.
• Mẫu nguyên tử Bo bao gồm mô hình hành tinh nguyên tử và hai tiên đề của Bo.

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

1.Tiên đề về các trạng thái dừng:

•  Nguyên tử chỉ tồn tại ở trong các trạng thái có năng lượng xác định gọi  là các trạng thái dừng. khi ở các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ.
• Trong các trạng thái dừng thì các êlectron chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.

2. Tiên đề về sựu hấp thụ hay bức xạ của nguyên tử:   

• Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng E_n sang trạng thái dừng có năng lượng Em thấp hơn thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng hiệu E_n – E_m: 

                                                   ε = hf_nm = E_n – E_m

• Ngược lại, nếu nguyên tử đang ở trạng thái dừng có năng lượng E_m mà hấp thụ được một photon có năng lượng đúng bằng hiệu E_n-Em thg nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao E_n.

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

Vận dụng hai tiên đề Bo để giải thích về quang phổ vạch phát xạ và quang phổ vạch hấp thụ (sự đảo vạch quang phổ)

1. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch phát xạ:

• Khi nhận được năng lượng kích thích, các nguyên tử Hidro chuyển từ trạng thái cơ bản E1 lên các trạng thái kích thích khác nhau, tùy theo nguyên tử hấp thụ được một photon có năng lượng hf đúng bằng hiệu En – Em nào, tức là electron chuyển từ quỹ đạo dừng K (gần hạt nhân nhất, bền vững nhất) ra các quỹ đạo dừng ở phía ngoài (chuyển lên trạng thái kích thích). Thời gian ở trạng thái kích thích rất ngắn chỉ cỡ 10^-8 s, sau đó electron chuyển về trạng thái cơ bản.
• Khi chuyển về trạng thái cơ bản, các nguyên tử Hydro sẽ phát ra các photon ( các bức xạ ) có tần số khác nhau. Vì vậy quang phổ của nguyên tử Hydro lúc này là quang phổ phát xạ.

2. Giải thích sự tạo thành quang phổ vạch hấp thụ:

• Nếu một nguyên tử hidro đang ở một mức năng lượng E thấp nào đó mà nằm trong một chùm sáng trắng, trong đó có tấc cả các photon có năng lượng từ lớn đến nhỏ khác nhau, thì lập tức nguyên tử đó sẽ hấp thụ ngay một photon có năng lượng phù hợp ε = E_cao – E_thap để chuyển lên mức năng lượng E cao. Như vậy một sóng ánh sáng đơn sắc đã bị hấp thụ, làm cho trên quang phổ liên tục xuất hiện một vạch tối. Điều này tạo ra quang phổ vạch hấp thụ.