МОДЕЛЬ АТОМА РЕЗЕРФОРДА-БОРА

Сучасне вчення про будову атомів стало розвиватися після відкриття і вивчення властивостей електрона та явища радіоактивності. Було встановлено, що електрон має негативний заряд 1,6∙10-19 Кл, який є найменшим елементарним зарядом і тому прийнятий за відносну одиницю (-1). Маса електрона (9,1∙10-31  кг) становить 1/1837 маси атома гідрогену.

Першу наукову теорію будови атомів запропонував у 1911 р. англійський вчений Е.Резерфорд (1871-1937), який вивчав походження α-променів (спрямований потік ядер гелію ) крізь металічні пластинки з олова або золота. Було зроблено висновок, що практично вся маса атома зосереджена в дуже малому об’ємі, названому ядром, а основний об’єм атома заповнений легкими частинками – електронами. Ядро має позитивний заряд, його радіус становить 10-5...10-4 радіуса атома. Рух електрона навколо ядра уявлявся аналогічним руху планет навколо Сонця, незважаючи на величезну різницю у розмірах цих систем. Тому запропоновану модель будови атома назвали планетарною. Уявлення Резерфорда про ядро і електронну оболонку атома – важливий внесок у розвиток науки.

Однак запропонована Е.Резерфордом модель атома не конкретизувала  форми і положення у просторі орбіт, якими рухаються електрони; деякі її положення суперечили висновкам класичної електродинаміки. Теорія Е.Резерфорда  також не могла пояснити, чому світло, що випромінюється збудженими атомами, має не суцільний, а лінійчатий спектр.

Подальшого розвитку теорія будови електронної оболонки набула в працях датського вченого Н.Бора (1885-1962). При цьому Н.Бор використав висунуте німецьким вченим М.Планком (1858-1947) положення про те, що енергія випромінюється не суцільним потоком, а певними порціями (квантами). Енергія кванта залежить від частоти коливань ν:

,

де – стала Планка, яка дорівнює 6,63∙10-34 Дж∙с,               а  змінюється в широких межах, в залежності від чого змінюється енергія випромінювання.

Н.Бор висловив думку, що кванти випромінюються атомом, коли електрони переходять з однієї орбіти на іншу. Щоб пояснити випромінювання атомами квантів з певною енергією, що відповідають утворенню відповідних ліній у спектрі, треба було припустити існування в атомах стаціонарних орбіт з певним запасом енергії. Н.Бор сформулював два постулати (положення), які лягли в основу його теорії будови атома:

1. Електрон в атомі не випромінює енергію, якщо рухається особливими або квантовими орбітами, на яких його момент кількості руху дорівнює , де – номер орбіти.

2. Перехід електрона з більш віддаленої на ближчу до ядра нижчу орбіту атома з меншою енергією супроводжується випромінюванням порції енергії, яка дорівнює різниці енергій електрона на цих орбітах: . Для зворотного переходу з нижчої орбіти на вищу треба таку ж кількість енергії затратити.

Теорію Бора не можна було застосувати до багатоелектронних атомів, оскільки вона враховувала лише корпускулярні властивості електрона, тим часом як електрон має властивості не тільки матеріальної частинки, а й хвилі.