Trạng thái dừng của nguyên tử là gì?

0
52
Trạng thái dừng của nguyên tử

Cấu tạo nguyên từ là gì? Các trạng thái dừng của của nguyên tử là gì? Những kiến thức này sẽ được thuvienhoidap.net giải thích chi tiết trong bài viết thuộc chủ đề vật lý này.

Khái niệm trạng thái dừng của nguyên tử

a – Khái niệm

Trạng thái dừng của nguyên tử là trạng thái mà nguyên tử chỉ tồn tại trong một số trạng thái có năng lượng xác định. Khi ở trong các trạng thái dừng thì nguyên tử không bức xạ.

Trong trạng thái dừng của nguyên tử thì các electron chỉ chuyển động quanh hạt nhân trên những quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là các quỹ đạo dừng.

b – Những đặc điểm về trạng thái dừng của nguyên tử

  • Năng lượng nguyên tử gồm 2 dạng năng lượng là động năng của electron và thế năng tương tác tĩnh điện giữa electron và hạt nhân.
  • Trạng thái cơ bản của nguyên tử là trạng thái dừng và có năng lượng thấp nhất và các electron chuyển động trên quỹ đạo gần hạt nhân nhất.
  • Trạng thái kích thích của nguyên tử là khi hấp thụ năng lượng thì nguyên tử chuyển lên các trạng thái dừng có năng lượng cao hơn và electron chuyển động trên những quỹ đạo xa hạt nhân hơn.
  • Trạng thái kích thích của nguyên tử có năng lượng càng cao thì ứng với bán kính quỹ đạo của electron càng lớn và trạng thái đó càng kém bền vững hơn. Thời gian sống trung bình của nguyên tử trong các trạng thái kích thích rất ngắn chỉ khoảng 10-8s. 

Bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử là gì?

Khi nguyên tử chuyển từ trạng thái dừng có năng lượng En sang trạng thái dừng có năng lượng thấp hơn là Em thì nó phát ra một phôtôn có năng lượng đúng bằng En – Em

Ngược lại, nếu nguyên từ đang trong trạng thái dừng có mức năng lượng là Em mà hấp thụ được một phôtôn có năng lượng đúng bằng En – Em thì nó chuyển lên trạng thái dừng có năng lượng cao En.

Với tiêu đề bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử, chúng ta có thể kết luận rằng: Nếu một chất hấp thụ được ánh sáng có bước sóng nào thì nó cũng có thể phát ra ánh sáng có bước sóng ấy.

Mô hình mẫu nguyên tử Bo là gì?

  1. Các electron quay xung quanh hạt nhân theo một đường tròn cố định được gọi là “quỹ đạo” hoặc “vỏ” hoặc “mức năng lượng”.
  2. Các quỹ đạo được gọi là “quỹ đạo đứng yên.”
  3. Mỗi quỹ đạo tròn sẽ có một lượng năng lượng cố định và những quỹ đạo tròn này được gọi là quỹ đạo vỏ. Các electron sẽ không bức xạ năng lượng chừng nào chúng vẫn tiếp tục quay quanh hạt nhân trong các vỏ quỹ đạo cố định.
  4. Các mức năng lượng khác nhau được biểu thị bằng các số nguyên như n = 1 hoặc n = 2 hoặc n = 3…. Chúng được gọi là số lượng tử. Phạm vi của số lượng tử có thể thay đổi và bắt đầu từ mức năng lượng thấp nhất (phía hạt nhân n = 1) đến mức năng lượng cao nhất. 
  5. Các mức năng lượng hoặc quỹ đạo khác nhau được biểu diễn theo hai cách như 1, 2, 3, 4… hoặc K, L, M, N… .. . Mức năng lượng thấp nhất của electron được gọi là trạng thái cơ bản.
  6. Sự thay đổi năng lượng xảy ra khi các electron nhảy từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác. Trong nguyên tử, các electron di chuyển từ mức năng lượng thấp hơn đến mức năng lượng cao hơn bằng cách thu được năng lượng cần thiết. Tuy nhiên, khi một điện tử mất năng lượng, nó sẽ chuyển từ mức năng lượng cao hơn xuống mức năng lượng thấp hơn.

Những hạn chế của mô hình mẫu nguyên tử Bo

  • Không giải thích được hiệu ứng Zeeman (cách các quang phổ nguyên tử bị ảnh hưởng bởi từ trường).
  • Nó mâu thuẫn với Nguyên lý bất định Heisenberg.
  • Không thể giải thích cách xác định quang phổ của các nguyên tử lớn hơn.

Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho ở điểm nào?

Cả mô hình Rơ-dơ-pho và mô hình Bo đều giải thích cùng một khái niệm về cấu trúc nguyên tử với những thay đổi nhỏ. Sự khác biệt chính giữa mô hình Rơ-dơ-pho và mô hình BO là mô hình Rơ-dơ-pho không giải thích các mức năng lượng trong nguyên tử trong khi mô hình Bo giải thích các mức năng lượng trong nguyên tử.

a – Mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho

  1. Một nguyên tử được cấu tạo bởi một lõi trung tâm, nơi tập trung gần như toàn bộ khối lượng của nguyên tử đó và các hạt có trọng lượng nhẹ chuyển động xung quanh lõi trung tâm này.
  2. Mẫu nguyên tử Rơ-dơ-pho được phát triển dựa trên những quan sát của thí nghiệm lá vàng.
  3. Không mô tả hiện diện của các mức năng lượng rời rạc.
  4. không giải thích mối quan hệ giữa kích thước quỹ đạo và năng lượng của quỹ đạo.

b – Mẫu nguyên tử Bo

  1. Các electron luôn di chuyển trong các lớp vỏ hoặc quỹ đạo cụ thể nằm xung quanh hạt nhân và các lớp vỏ này có mức năng lượng rời rạc.
  2. Mẫu nguyên tử Bo được phát hiện dựa trên các quan sát về quang phổ vạch của nguyên tử hydro.
  3. Mô tả sự hiện diện của các mức năng lượng rời rạc.
  4. Giải thích mối quan hệ giữa kích thước quỹ đạo và năng lượng của quỹ đạo; quỹ đạo nhỏ nhất có năng lượng thấp nhất.

Bài tập trắc nghiệm mẫu nguyên tử Bo 

Câu hỏi 1: Chọn câu đúng với nội dung giả thuyết Bo khi nói về nguyên tử Hiđro?

A ) Nếu chỉ có một nguyên tử Hidro đang ở trạng thái kích thích thứ ba sau đó nó bức xạ tối đa 6 phôtôn.

B ) Nếu chỉ có một nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái kích thích thứ hai sau đó nó bức xạ tối đa 2 phôtôn.

C ) Nếu khối khí hiđrô đang ở trạng thái kích thích thứ hai sau đó nó bức xạ hai vạch quang phổ.

D ) Nếu khối khí hiđrô đang ở trạng thái kích thích thứ ba sau đó nó bức xạ năm vạch quang phổ. 

Đáp án đúng câu hỏi 1 là câu B

Câu hỏi 2:Chọn phương án SAI với nội dung giả thuyết Bo khi nói về nguyên tử hiđrô? Nếu chỉ có một nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái…

  1. A) trạng thái cơ bản nếu hấp thụ được năng lượng thích hợp nó sẽ chuyển lên trạng thái có năng lượng cao hơn.

B ) kích thích thứ hai nếu sau đó nó chuyển về trạng thái cơ bản thì nó bức xạ tối đa hai phôtôn.

C ) kích thích nó chỉ có khả năng bức xạ năng lượng mà không có khả năng hấp thụ năng lượng.

D ) cơ bản nó chỉ có khả năng hấp thụ năng lượng mà không có khả năng bức xạ năng lượng.

Đáp án đúng câu hỏi 2 là câu C

Câu hỏi 3: Chọn phương án SAI với nội dung giả thuyết Bo khi nói về nguyên tử hiđrô? Nếu chỉ có một nguyên tử hiđrô đang ở trạng thái

A ) kích thích thứ nhất sau đó nó bức xạ một phôtôn.

  1. B) kích thích thứ hai sau đó nó bức xạ tối đa hai phôtôn.

C ) kích thích thứ hai sau đó nó bức xạ tối đa ba phôtôn.

D ) cơ bản nó không có khả năng bức xạ năng lượng.

Đáp án đúng câu hỏi 3 là câu C.

Câu hỏi 4:Khối khí hidro ở trạng thái cơ bản hấp thụ photon ứng với bước sóng λ và chuyển lên trạng thái kích thích thứ hai. Sau đó khối khí sẽ bức xạ

  1. A) chỉ một loại photon với bước sóng λ.
  2. B) hai loại photon trong đó có một loại photon với bước sóng λ.

C ) ba loại photon trong đó có một loại photon với bước sóng λ.

D ) ba loại photon trong đó không có photon với bước sóng λ.

Đáp án đúng câu hỏi 4 là câu C

Câu hỏi 5: Mẫu nguyên tử Bo khác mẫu nguyên tử Rơdơpho ở điểm nào sau đây?

A ) Trạng thái có năng lượng ổn định.

B ) Mô hình nguyên tử có hạt nhân.

C ) Hình dạng quỹ đạo của electron.

D ) Biểu thức lực hút giữa hạt nhân và electron.

Đáp án đúng là câu hỏi 5 là câu A.

Câu hỏi 6:Phát biểu nào sau đây là SAI với nội dung hai giả thuyết của Bo?

A ) Nguyên tử có năng lượng xác định khi nguyên tử đó đang nằm ở trạng thái dừng.

B ) Trong các trạng thái dừng, nguyên tử không bức xạ hay hấp thụ năng lượng.

C ) Khi chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lượng cao sang trạng thái dừng có mức năng lượng thấp, nguyên tử sẽ hấp thụ một phôtôn.

D ) Trạng thái dừng là trạng thái mà nguyên tử có mức năng lượng hoàn toàn xác định.

Đáp án chính xác câu hỏi 6 là câu C