भौतिक विज्ञान

बोहर परमाणु मॉडल


वैज्ञानिकों द्वारा प्रस्तावित मॉडल के माध्यम से परमाणु का हमेशा अध्ययन किया गया है। प्रत्येक मॉडल अपने संबंधित लेखकों द्वारा प्राप्त सैद्धांतिक योगों और प्रायोगिक परिणामों के आधार पर परिकल्पना लाया, शेष जब तक यह घटना की व्याख्या में खामियों को प्रस्तुत किया। यदि ऐसा है, तो शोधकर्ताओं को नए मॉडल या पहले से विकसित सिद्धांतों के लिए अनुकूलन का प्रस्ताव करना चाहिए।

1911 में अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने एक मॉडल का प्रस्ताव किया, जिसने परमाणु को एक ग्रह प्रणाली के रूप में वर्णित किया जिसमें एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया केंद्रीय नाभिक और उसके चारों ओर परिक्रमा करने वाले इलेक्ट्रॉनों थे। हालांकि महत्वपूर्ण, रदरफोर्ड के मॉडल ने कुछ घटनाओं की सही व्याख्या नहीं की। मैक्सवेल के सिद्धांत के अनुसार, किसी भी त्वरित चार्ज को विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्सर्जन करना चाहिए, जिससे ऊर्जा कम हो जाती है। चूँकि रदरफोर्ड परमाणु के एक इलेक्ट्रॉन ने एक वृत्ताकार कक्षा का वर्णन किया था और इस प्रकार उसका केन्द्रक त्वरण था, इसलिए उसे ऊर्जा स्तर को कम करते हुए स्थायी रूप से विकिरण का उत्सर्जन करना चाहिए। इस प्रकार, यह एक सर्पिल पथ का वर्णन करना चाहिए जब तक कि यह नाभिक में नहीं गिरता है, जो तब नहीं हुआ था, क्योंकि परमाणुओं के इलेक्ट्रोफेरेस स्थिर होते हैं।

इसके अलावा, रदरफोर्ड के मॉडल के साथ एक और समस्या है। मैक्सवेल के अनुसार, इलेक्ट्रॉन द्वारा उत्सर्जित विकिरण में गति की आवृत्ति समान होती है। इस प्रकार, चूंकि इलेक्ट्रॉन गति की आवृत्ति लगातार अलग-अलग होनी चाहिए क्योंकि यह नाभिक की यात्रा करती है, इसलिए इलेक्ट्रॉन को लगातार चर आवृत्ति विकिरण का उत्सर्जन करना चाहिए। हालांकि, एक परमाणु द्वारा उत्सर्जित विकिरण में केवल शरीर द्वारा उत्सर्जित थर्मल विकिरण के विपरीत, कुछ निश्चित मूल्यों की आवृत्तियां होनी चाहिए, जिसमें एक निरंतर स्पेक्ट्रम होता है।

इन विसंगतियों के कारण, नील्स बोह्र ने क्वांटम विचारों पर आधारित एक नया सिद्धांत विकसित किया। बोह्र ने अनुमान लगाया कि किसी परमाणु के इलेक्ट्रोस्फियर के स्थिर होने के लिए, उस परमाणु के इलेक्ट्रॉनों को कुछ ऊर्जा स्तरों को ग्रहण करना होगा, जिन्हें कहा जाता है। स्थिर स्थिति या मात्रा, उनमें से प्रत्येक एक विशेष ऊर्जा के अनुरूप है। उन्होंने कहा कि स्थिर अवस्था में परमाणु बिना किसी विकिरण के उत्सर्जित होता है, इसलिए इसका विद्युत क्षेत्र स्थिर रहता है।

अगले वर्ष गुस्ताव हर्ट्ज और जेम्स फ्रेंक ने स्थिर राज्यों के अस्तित्व की पुष्टि की। स्थिर अवस्था, जिसका इलेक्ट्रॉन सबसे कम ऊर्जा स्तर पर होता है, को कहा जाता है जमीनी अवस्था; अन्य अनुमत राज्यों को बुलाया जाता है उत्साहित राज्य। इसका मतलब है कि केवल जमीनी राज्य और अन्य उत्साहित राज्यों को अनुमति दी जाती है - किसी भी अन्य राज्यों को निषिद्ध है।

हाइड्रोजन के विशेष मामले को ध्यान में रखते हुए, जिसमें केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, नीचे दिए गए अभिव्यक्ति द्वारा ऊर्जा का स्तर प्राप्त किया जा सकता है:

जहां पर मुख्य क्वांटम संख्या n (= 1, 2, 3…) और E के अक्षर द्वारा प्रतीक हैn प्रत्येक क्वांटम संख्या के अनुरूप ऊर्जा है।

महत्वपूर्ण रूप से, एन = 1 ऊर्जा की जमीन की स्थिति से मेल खाती है। इसके अलावा, ऊर्जा मूल्य नकारात्मक हैं, जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रॉन को उस स्तर तक पहुंचने के लिए ऊर्जा प्राप्त करना चाहिए, या तो उस समय के नाभिक के साथ बातचीत करना बंद करना, या परमाणु के साथ अपना बंधन खोना।

बोह्र ने यह भी कहा कि प्रत्येक परमाणु, एक स्थिर अवस्था से दूसरी अवस्था में, ऊर्जा का एक क्वांटम उत्सर्जित या अवशोषित करता है, जो उन राज्यों के अनुरूप ऊर्जा के अंतर के बराबर होता है। इस परिणाम को शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत द्वारा नहीं समझाया जा सकता है, क्योंकि, इसके अनुसार, उत्सर्जित विकिरण की आवृत्ति इलेक्ट्रॉन आंदोलन की आवृत्ति से संबंधित है। आज हम जानते हैं कि यह सही नहीं है, क्योंकि उत्सर्जित विकिरण की आवृत्ति केवल प्रारंभिक और अंतिम राज्यों के बीच ऊर्जा के अंतर से संबंधित है।

बोहर के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों द्वारा दिए गए आकर्षण बल के कारण एक सकारात्मक नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार पथों का वर्णन किया जाता है कूलम्ब का नियम जो इस मामले में गति का केंद्रबिंदु है। इन प्रक्षेपवक्रों की त्रिज्या केवल कुछ अच्छी तरह से निर्धारित मूल्यों को मान सकती है। हाइड्रोजन के लिए, उदाहरण के लिए, किरणों के लिए अनुमत मूल्य नीचे दिए गए अभिव्यक्ति द्वारा दिए गए हैं:

जहां:

n = क्वांटम संख्या (n = 1, 2, 3…);

आरn = क्वांटम संख्या n के अनुरूप कक्षा की त्रिज्या;

आर1 = जमीन ऊर्जा राज्य के अनुसार त्रिज्या, द्वारा दिए गए:

जहां:

h = प्लैंक स्थिरांक (h = 6.63x10)-34जे);

K = इलेक्ट्रोस्टैटिक निर्वात स्थिरांक (K = 9x10)9 Nm N / C²);

Z = रासायनिक तत्व की परमाणु संख्या;

e = इलेक्ट्रॉन आवेश (K = 1.6x10)-19 सी);

m = इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान (e = 9.1 x10)-31 किलो)।