Le modèle de Bohr déclare que les atomes ont différentes configurations électroniques dans lesquelles les électrons se déplacent sur des orbites circulaires autour du noyau.
Le modèle de Bohr ressemble au modèle planétaire de Copernic, les planètes décrivent des orbites circulaires autour du Soleil. Dans ce cas, les électrons ne peuvent orbiter que sur certaines orbites autorisées. Les rayons des orbites ne peuvent avoir aucune valeur.
Après les contributions scientifiques du modèle de John Dalton, Joseph Thomson et Rutherford, Niels Henrik Bohr a proposé le modèle atomique de Bohr en 1911. Bohr propose une théorie du rayonnement tout à fait différente de la théorie électromagnétique classique.
Dans d'autres modèles d'atomes antérieurs au modèle de Bohr, il était indiqué que les protons avec une charge positive se trouvaient dans le noyau de l'atome et que les électrons chargées négativement circulaient sur des orbites circulaires autour du noyau. Bohr a étudié le mouvement des électrons en orbite autour du noyau dans la théorie atomique.
Erwin Schrödinger a découvert l'équation fondamentale de la mécanique quantique à partir du modèle atomique de Bohr avec la dualité onde-corpuscule.
Biographie de Niels Bohr
Niels Bohr est un physicien danois né en 1885 à Copenhague. Bohr a étudié la physique nucléaire, la chimie et les mathématiques à l'Université de Copenhague.
Il est auteur du modèle atomique qui porte son nom. En plus, Niels Bohr fut professeur de physique et directeur de l'Institut de physique théorique de Copenhague. Il a adapté la théorie quantique à l'étude de la structure atomique et s'est intéressé à la recherche en physique nucléaire .
Pour ses contributions fondamentales au développement de la compréhension de la structure de la matière , Bohr a reçu le prix Nobel de physique en 1922 . Sa famille excellait dans les sciences ; son fils, Aage Niels Bohr , a reçu le prix Nobel en 1975 pour ses recherches sur la structure du noyau atomique, et son frère, Harald Bohr , était un mathématicien bien connu .
Bohr a également aidé à développer la théorie de la relativité et a travaillé sur le projet Manhattan pendant la Seconde Guerre mondiale. Il est mort en 1962.
Les hypothèses de la théorie de Bohr
En 1913, Niels Bohr a proposé la théorie de Bohr en utilisant les raies spectrales de l'atome d'hydrogène et la théorie quantique de Planck. À la lumière de ces informations, les postulats de Bohr peuvent être résumés comme suit:
Les électrons d'un atome se déplacent sur des orbites à une certaine distance du noyau. Chaque état stable a une énergie constante.
À tout niveau d'énergie stable, l'électron se déplace sur une orbite circulaire. Ces orbites sont appelées niveaux ou couches d'énergie.
Tant que l'électron est dans l'un de ses états stationnaires, l'atome n'émet pas de lumière (rayonnement). Cependant, lorsqu'il passe d'un niveau d'énergie élevé à un niveau d'énergie inférieur, il émet un quanta de lumière égal à la différence d'énergie entre les niveaux.
Les niveaux stables auxquels le mouvement des électrons est possible sont désignés par les lettres K à Q.
Chaque orbite a des électrons avec différents niveaux d'énergie obtenus qui doivent ensuite être libérés et pour cette raison, l'électron saute d'une orbite à une autre jusqu'à ce qu'il atteigne celle qui a l'espace et le niveau appropriés.
Selon le modèle atomique de Bohr, l'électron en mouvement circulaire au niveau d'énergie le plus proche du noyau est stable, il n'émet pas de lumière. Si l'électron reçoit suffisamment d'énergie, l'électron sautera à un niveau d'énergie supérieur au niveau d'énergie auquel il se trouve.
Dans cet état, l'atome est instable. Pour se stabiliser, l'électron revient à son ancien niveau d'énergie, lançant un photon. L'énergie des photons émis est égale à la différence d'énergie entre l'orbite de haute énergie à l'orbite de plus basse énergie.
Pour le noyau d'hydrogène, la quantification des niveaux d'énergie découle de la quantification du moment cinétique n·h où h désigne la constante de Planck réduite et n un entier positif.
Quelles étaient les erreurs du modèle atomique de Bohr?
Les électrons étant très rapides, ils doivent être considérés non seulement en physique classique mais aussi en théorie de la relativité.
Le modèle atomique de Bohr ne peut expliquer que les spectres d'atomes à un seul électron (hydrogène). Il ne peut pas expliquer le spectre des atomes multi électroniques.
La dualité onde-particule (hypothèse de Broglie) n'a pas été prise en compte dans le modèle atomique de Bohr.
Selon le principe d'incertitude de Werner Heisenberg, l'emplacement et la vitesse de l'électron dans l'atome ne peuvent pas être déterminés simultanément avec une certitude absolue. Par conséquent, le concept d '"orbite" est erroné.
Les neutrons ne sont pas mentionnés.
Avantages et inconvénients du modèle de Bohr
Ce modèle a été très important dans le développement de la physique atomique, car il a permis d' expliquer la structure de l'atome d'hydrogène. Cependant, ce modèle a ses avantages et ses inconvénients.
Avantages du modèle de Bohr:
Il a permis d' expliquer la structure de l'atome d'hydrogène.
Il a aidé à développer la physique atomique.
Inconvénients du modèle de Bohr:
Il ne peut pas expliquer la structure des atomes des éléments chimiques plus complexes que l'hydrogène.
Il ne tient pas compte de la relativité, ce qui peut mener à des résultats inexacts.
Les orbites électroniques et les niveaux d'énergie
Les orbites électroniques de l'atome de Bohr sont des niveaux d'énergie discrets. Les électrons ne peuvent pas avoir n'importe quelle énergie, mais seulement certaines valeurs spécifiques. Ces orbites représentent les endroits où les électrons peuvent être trouvés avec la plus grande probabilité.
Les orbites électroniques sont déterminées par un nombre entier appelé nombre quantique. Plus le nombre quantique principal est grand, plus l'orbite est éloignée du noyau. Les orbites les plus énergétiques sont celles qui ont un petit nombre quantique principal.
Les applications du modèle de Bohr
Les applications du modèle de Bohr sont nombreuses.
Par exemple, en physique, il permet de mieux comprendre la nature de l'atome et son fonctionnement. En chimie, le modèle de l'atome de Bohr peut être utilisé pour prédire la réactivité des atomes et des molécules. En biologie, le modèle de Bohr est utilisé pour l'étude des structures des biomolécules et comment elles interagissent entre elles.
Conclusion
Le modèle de Bohr est un excellent outil pour comprendre le comportement des atomes. Il explique comment les électrons se déplacent autour du noyau, et permet de prédire la stabilité des atomes. C'est un modèle simple et facile à utiliser, et il a été très utile dans le développement de la théorie atomique.
