बोह्र के परमाणु मॉडल: विशेषताएँ और पोस्टुलेट - शारीरिक - 2025

बोह्र परमाणु मॉडल परमाणु डेनिश भौतिक विज्ञानी बोर (1885-1962) द्वारा प्रस्तावित की एक प्रतिनिधित्व है। मॉडल स्थापित करता है कि इलेक्ट्रॉन एक समान परिपत्र गति का वर्णन करते हुए, परमाणु नाभिक के चारों ओर एक निश्चित दूरी पर कक्षाओं में यात्रा करता है। कक्षाओं - या ऊर्जा का स्तर, जैसा कि उन्होंने उन्हें बुलाया - अलग-अलग ऊर्जा के हैं।

हर बार जब इलेक्ट्रॉन अपनी कक्षा को बदलता है, तो वह "क्वांटा" नामक निश्चित मात्रा में ऊर्जा का उत्सर्जन या अवशोषित करता है। बोह्र ने हाइड्रोजन परमाणु द्वारा उत्सर्जित प्रकाश (या अवशोषित) के स्पेक्ट्रम की व्याख्या की। जब एक इलेक्ट्रॉन नाभिक की ओर एक कक्षा से दूसरी कक्षा में जाता है तो ऊर्जा का नुकसान होता है और प्रकाश उत्सर्जित होता है, जिसमें विशेषता तरंग दैर्ध्य और ऊर्जा होती है।

स्रोत: wikimedia.org लेखक: शेरोन बेविक, एडिग्नोला। बोहर के परमाणु मॉडल का चित्रण। प्रोटॉन, ऑर्बिट और इलेक्ट्रॉन।

बोह्र ने इलेक्ट्रॉन के ऊर्जा स्तर को गिना, यह देखते हुए कि इलेक्ट्रॉन नाभिक के करीब है, इसकी ऊर्जा की स्थिति कम है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन नाभिक से जितना दूर होगा, ऊर्जा स्तर की संख्या अधिक होगी और इसलिए, ऊर्जा की स्थिति अधिक होगी।

मुख्य विशेषताएं

बोहर मॉडल की विशेषताएं महत्वपूर्ण हैं क्योंकि उन्होंने अधिक संपूर्ण परमाणु मॉडल के विकास का मार्ग निर्धारित किया है। मुख्य हैं:

यह उस समय के अन्य मॉडलों और सिद्धांतों द्वारा समर्थित है

रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल और अल्बर्ट आइंस्टीन के फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव से लिए गए विचारों के आधार पर बोहर का मॉडल क्वांटम सिद्धांत को शामिल करने वाला पहला था। वास्तव में आइंस्टीन और बोहर दोस्त थे।

प्रायोगिक साक्ष्य

इस मॉडल के अनुसार, परमाणु विकिरण को अवशोषित या उत्सर्जित करते हैं, जब इलेक्ट्रॉनों को अनुमत कक्षाओं के बीच कूदते हैं। जर्मन भौतिकविदों जेम्स फ्रेंक और गुस्ताव हर्ट्ज़ ने 1914 में इन राज्यों के लिए प्रयोगात्मक सबूत प्राप्त किए।

इलेक्ट्रॉनों ऊर्जा के स्तर में मौजूद हैं

इलेक्ट्रॉन नाभिक को घेर लेते हैं और कुछ ऊर्जा स्तरों पर मौजूद होते हैं, जो असतत होते हैं और क्वांटम संख्या में वर्णित होते हैं।

इन स्तरों की ऊर्जा का मूल्य एक संख्या n के एक फ़ंक्शन के रूप में मौजूद है, जिसे प्रिंसिपल क्वांटम नंबर कहा जाता है, जिसे बाद में विस्तृत किए जाने वाले समीकरणों से गणना की जा सकती है।

ऊर्जा के बिना इलेक्ट्रॉन की कोई गति नहीं है

स्रोत: wikimedia.org लेखक: कुर्ज़ोन

ऊपरी चित्रण एक इलेक्ट्रॉन को क्वांटम छलांग दिखाता है।

इस मॉडल के अनुसार, ऊर्जा के बिना इलेक्ट्रॉन का एक स्तर से दूसरे स्तर पर कोई संचलन नहीं होता है, जैसे ऊर्जा के बिना किसी गिरी हुई वस्तु को उठाना या दो चुम्बकों को अलग करना संभव नहीं है।

बोह्र ने क्वांटम को एक स्तर से दूसरे स्तर तक एक इलेक्ट्रॉन द्वारा आवश्यक ऊर्जा के रूप में सुझाया। उन्होंने यह भी स्थापित किया कि सबसे कम ऊर्जा का स्तर जो एक इलेक्ट्रॉन में रहता है उसे "ग्राउंड स्टेट" कहा जाता है। "उत्साहित राज्य" एक अधिक अस्थिर स्थिति है, जो एक उच्च ऊर्जा कक्षीय के लिए एक इलेक्ट्रॉन के पारित होने का परिणाम है।

प्रत्येक खोल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या

प्रत्येक शेल में फिट होने वाले इलेक्ट्रॉनों की गणना ² एन ^{2 के} साथ की जाती है

रासायनिक तत्व जो आवर्त सारणी का हिस्सा होते हैं और जो एक ही स्तंभ में होते हैं, उनमें अंतिम गोले में समान इलेक्ट्रॉन होते हैं। पहले चार परतों में एलेक्रोन की संख्या 2, 8, 18 और 32 होगी।

इलेक्ट्रॉन विकिरण ऊर्जा के बिना गोलाकार कक्षाओं में घूमते हैं

बोह्र्स फर्स्ट पोस्टुलेट के अनुसार, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के विकिरण के बिना परमाणु के नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाओं का वर्णन करते हैं।

कक्षाओं की अनुमति दी

बोह्र के दूसरे पोस्टुलेट के अनुसार, इलेक्ट्रॉन के लिए अनुमत एकमात्र कक्षी वे हैं जिनके लिए इलेक्ट्रॉन का कोणीय संवेग एल प्लैंक स्थिरांक का पूर्णांक एकाधिक है। गणितीय रूप से इसे इस तरह व्यक्त किया जाता है:

ऊर्जा जंप में उत्सर्जित या अवशोषित होती है

थर्ड पोस्टुलेट के अनुसार, इलेक्ट्रॉन एक कक्षा से दूसरी कक्षा में कूदने में ऊर्जा का उत्सर्जन या अवशोषित करेंगे। कक्षा कूद में, एक फोटॉन उत्सर्जित या अवशोषित होता है, जिसकी ऊर्जा का गणितीय रूप से प्रतिनिधित्व किया जाता है:

बोह्र का परमाणु मॉडल स्थगित है

बोह्र ने परमाणु के ग्रहीय मॉडल को जारी रखा, जिसके अनुसार इलेक्ट्रॉन सूर्य के चारों ओर के ग्रहों की तरह, एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक के चारों ओर घूमते हैं।

हालाँकि, यह मॉडल शास्त्रीय भौतिकी के किसी एक पद को चुनौती देता है। इसके अनुसार, एक विद्युत आवेश (जैसे कि इलेक्ट्रॉन) वाला एक कण जो एक वृत्ताकार पथ में चलता है, उसे लगातार विद्युत चुम्बकीय विकिरण के उत्सर्जन से ऊर्जा खोनी चाहिए। ऊर्जा खोने पर, इलेक्ट्रॉन को एक सर्पिल का पालन करना होगा जब तक कि वह नाभिक में गिर न जाए।

बोह्र ने यह मान लिया कि शास्त्रीय भौतिकी के नियम परमाणुओं की अवलोकित स्थिरता का वर्णन करने के लिए सबसे उपयुक्त नहीं थे और निम्नलिखित तीन पदों को सामने रखा:

पहला आसन

इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर उन कक्षाओं में जाता है जो ऊर्जा को विकिरण किए बिना, मंडलियों को खींचते हैं। इन कक्षाओं में कक्षीय कोणीय गति स्थिर है।

एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनों के लिए, कुछ निश्चित ऊर्जा स्तरों के अनुरूप, केवल कुछ रेडी की कक्षाओं की अनुमति होती है।

दूसरा आसन

सभी परिक्रमाएं संभव नहीं हैं। लेकिन एक बार जब इलेक्ट्रॉन एक कक्षा में होता है जिसे अनुमति दी जाती है, तो यह विशिष्ट और स्थिर ऊर्जा की स्थिति में होता है और ऊर्जा (स्थिर ऊर्जा कक्षा) का उत्सर्जन नहीं करता है।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन के लिए अनुमत ऊर्जाएं निम्नलिखित समीकरण द्वारा दी गई हैं:

इस समीकरण में मूल्य -2.18 x 10 ^-18 हाइड्रोजन परमाणु के लिए Rydberg स्थिर है, और एन = क्वांटम संख्या ∞ 1 से मान ले जा सकते हैं।

पिछले समीकरण से उत्पन्न हाइड्रोजन परमाणु की इलेक्ट्रॉन ऊर्जाएं n के प्रत्येक मान के लिए ऋणात्मक हैं। एन के रूप में, ऊर्जा कम नकारात्मक है और, इसलिए, बढ़ जाती है।

जब n पर्याप्त रूप से बड़ा होता है - उदाहरण के लिए, n = - - ऊर्जा शून्य है और यह दर्शाता है कि इलेक्ट्रॉन जारी किया गया है और परमाणु आयनित है। यह शून्य ऊर्जा राज्य नकारात्मक ऊर्जा राज्यों की तुलना में उच्च ऊर्जा का दोहन करता है।

तीसरा आसन

एक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के उत्सर्जन या अवशोषण द्वारा एक स्थिर ऊर्जा कक्षा से दूसरी में परिवर्तित हो सकता है।

उत्सर्जित या अवशोषित ऊर्जा दोनों राज्यों के बीच ऊर्जा के अंतर के बराबर होगी। यह ऊर्जा E एक फोटान के रूप में है और इसे निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:

ई = एच ν

इस समीकरण में E ऊर्जा (अवशोषित या उत्सर्जित) है, h प्लैंक की स्थिरांक है (इसका मान 6.63 x 10 ^-34 जूल-सेकंड है) और ν प्रकाश की आवृत्ति है, जिसकी इकाई 1 / s है ।

हाइड्रोजन परमाणुओं के लिए ऊर्जा स्तर आरेख

बोहर मॉडल हाइड्रोजन परमाणु के स्पेक्ट्रम को संतोषजनक ढंग से समझाने में सक्षम था। उदाहरण के लिए, दृश्यमान प्रकाश की तरंग दैर्ध्य रेंज में, हाइड्रोजन परमाणु का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम निम्नानुसार है:

आइए देखें कि कुछ देखे गए प्रकाश बैंडों की आवृत्ति की गणना कैसे की जा सकती है; उदाहरण के लिए, रंग लाल।

पहले समीकरण का उपयोग करना और n के लिए 2 और 3 को प्रतिस्थापित करना, आरेख में दिखाए गए परिणाम प्राप्त होते हैं।

यानी:

एन = 2, ई ₂ = -5.45 x 10 ^-19 जे के लिए

एन = 3, ई ₃ = -2.42 x 10 ^-19 जे के लिए

फिर दो स्तरों के लिए ऊर्जा अंतर की गणना करना संभव है:

ΔE = E ₃ - E ₂ = (-2.42 - (- 5.45)) x 10 ^{- 19} = 3.43 x + ^{- 2} J

तीसरे पदावनत में वर्णित समीकरण के अनुसार hE = h ν। तो, आप ν (प्रकाश की आवृत्ति) की गणना कर सकते हैं:

ν = ΔE / एच

यानी:

ν = 3.43 x 10 ^-19 J / 6.63 x 10 ^-34 Js

ν = 4.56 x 10 ¹⁴ s ^-1 या 4.56 x 10 ¹⁴ Hz

Λ = c / ν होने के नाते, और प्रकाश की गति c = 3 x 10 ⁸ m / s, तरंग दैर्ध्य निम्नलिखित है:

λ = 6.565 x 10 ^{- 7} मीटर (656.5 एनएम)

यह हाइड्रोजन लाइन स्पेक्ट्रम में देखे गए लाल बैंड का तरंग दैर्ध्य मान है।

बोहर मॉडल की 3 मुख्य सीमाएँ

1- यह हाइड्रोजन परमाणु के वर्णक्रम के अनुरूप है लेकिन अन्य परमाणुओं के वर्णक्रम में नहीं।

2- इलेक्ट्रॉन के तरंग गुणों को इसके एक छोटे कण के रूप में वर्णित नहीं किया जाता है जो परमाणु नाभिक के चारों ओर घूमता है।

3- बोह्र यह नहीं समझा सकते हैं कि शास्त्रीय विद्युत चुंबकत्व उनके मॉडल पर लागू क्यों नहीं होता है। यही कारण है, जब इलेक्ट्रॉनों एक स्थिर कक्षा में होते हैं, तो वे विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्सर्जन नहीं करते हैं।

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संदर्भ

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