Bohrsches Atommodell (1913)

Das Bohrsche Atommodell aus dem Jahr 1913 basierte auf der Untersuchung der Emissionsspektren von Atomen und der Quantentheorie.

Emissionsspektren von Atomen

Wenn Elemente Licht emittieren, entsteht ein Spektrum. Jedes Element hat ein anderes Spektrum.

Quantentheorie

In einer chemischen Reaktion kann man nicht von einer Menge an Materie sprechen, die kleiner ist als ein Atom. Es gibt auch ein Minimum an Energie, die abgegeben werden kann, die Photonen oder Quanten.

Bohrs Atommodell: Grundlagen

Bohrs Atommodell umfasst vier grundlegende Postulate:

• Elektronen in Atomen befinden sich in Bahnen oder Energieniveaus um den Kern.
• Elektronen in kernnahen Bahnen besitzen weniger Energie als solche in kernfernen Bahnen.
• Jedes Elektron in einem Atom kann nur bestimmte Energiewerte annehmen. Diese Energie bestimmt, welche Bahn ein Elektron einnimmt.
• Elektronen können von einer Bahn in eine andere wechseln, indem sie Energie gewinnen oder verlieren.

Um dies zu erreichen, muss eine exakte Energiemenge, ein Energiequant, gewonnen oder verloren werden.

Bohr verwendete das Wasserstoffatom, um sein Atommodell zu entwickeln. Er beschrieb das Wasserstoffatom mit einem Proton im Kern und einem Elektron, das den Kern umkreist.

In diesem Modell kreisen die Elektronen in Kreisbahnen um den Kern und nehmen die energieärmste Umlaufbahn ein, die dem Kern am nächsten liegt. Jede Energieebene, die jede der Bahnen identifiziert, nimmt Werte von 1 bis 7 an (mit ganzen Zahlen), wird durch den Buchstaben "n" dargestellt und als Hauptquantenzahl bezeichnet.

Bohrs Postulat

Bohr postulierte, dass sich Elektronen mit hoher Geschwindigkeit um den Atomkern drehen. In diesem Fall sind die Elektronen in verschiedenen Orbitalen angeordnet, die unterschiedliche Energieniveaus bestimmen. Jedes Orbital entspricht einer Energieebene, die mit "n" bezeichnet wird und Werte von 1 bis 7 annimmt.

Quantenzahlen

• Hauptquantenzahl "n": Gibt die Energieebene an, in der sich das Elektron befindet, und bestimmt die Größe oder den Umfang des Orbitals.
• Nebenquantenzahl "l" (azimutal): Gibt die Form des Orbitals an und hängt von "n" ab. Die Werte liegen zwischen 0 und n-1 (z.B. n=1, l=0: Orbital 1s; n=2, l=0,1: Orbitale 2s, 2p).
• Magnetquantenzahl "m": Gibt die räumliche Ausrichtung des Orbitals an. Ihre Werte hängen von "l" ab und reichen von -l bis +l, einschließlich 0 (z.B. l=0: m=0; l=1: m=-1, 0, +1).
• Spinquantenzahl "s": Gibt die Drehrichtung des Elektrons an und kann die Werte +1/2 oder -1/2 annehmen (+1/2: Drehung im Uhrzeigersinn, -1/2: Drehung gegen den Uhrzeigersinn).

Vergleich mit anderen Atommodellen

Thomsonsches Atommodell

Thomsons Atommodell ging von einem Atom aus, das aus negativ geladenen Elektronen besteht, die in ein positives Atom eingebettet sind, wie Rosinen in einem Pudding. Es wurde angenommen, dass die Elektronen gleichmäßig um das Atom verteilt waren.

Rutherfordsches Atommodell

Die Bedeutung des Rutherford-Modells lag in der Annahme der Existenz eines Kerns im Atom, in dem sich 99,9% der Masse konzentrierten, wo sich eine Konzentration positiver Ladungen befand, und die Elektronen sich um den Kern drehten. Die Schätzungen des Kerns zeigten, dass das Atom größtenteils leer war.