مدل اتمی بور برای پایه نهم

راهنمایی کوتاه: مدل بور می‌گوید الکترون‌ها فقط روی «مدارهای مجاز» دور هسته می‌چرخند و با پریدن بین این مدارها، نور می‌فرستند یا نور می‌گیرند.

گام‌به‌گام:

• ۱) هستهٔ اتم در مرکز است و شامل پروتون‌ها (بار مثبت) و نوترون‌ها (بدون بار) می‌شود. تقریباً همهٔ جرم اتم در هسته است.
• ۲) الکترون‌ها (بار منفی) در اطراف هسته‌اند، اما نه در هر فاصله‌ای! بور گفت فقط لایه‌ها یا مدارهای مشخصی مجازند؛ آن‌ها را با شمارهٔ ۱، ۲، ۳ و… نشان می‌دهیم.
• ۳) هر مدار انرژی مشخصی دارد. هرچه مدار دورتر از هسته باشد، انرژی الکترون در آن بیشتر است. مثلاً در اتم هیدروژن: $E_n=-\frac{13.6}{n^2}\text{eV}$
• ۴) الکترونی که در یک مدار مجاز است، پایدار می‌ماند و انرژی از دست نمی‌دهد. این مهم‌ترین تفاوت مدل بور با مدل قبلی (رادرفورد) بود که پیش‌بینی می‌کرد الکترون باید مارپیچ‌وار به هسته سقوط کند.
• ۵) اگر به الکترون انرژی بدهیم (مثلاً با گرما یا نور)، به مدار بالاتر می‌رود و «برانگیخته» می‌شود؛ ولی در آن حالت ناپایدار است.
• ۶) الکترون برانگیخته برمی‌گردد به مدار پایین‌تر و انرژی اضافه را به شکل یک بستهٔ نور (فوتون) بیرون می‌دهد. تفاوت انرژی دو مدار، رنگ (انرژی) آن نور را تعیین می‌کند.

پاسخ نهایی:

مدل بور (سال ۱۹۱۳، ساختهٔ نیلز بور دانشمند دانمارکی) می‌گوید: اتم یک هستهٔ کوچک و سنگین در مرکز دارد و الکترون‌ها فقط روی مدارهای مجاز با انرژی معین حرکت می‌کنند. الکترون تا وقتی در مدار خودش است انرژی نمی‌تابد، اما با گرفتن انرژی به مدار بالاتر می‌رود و با برگشتن، انرژی را به صورت نور آزاد می‌کند. نتیجهٔ مهم این مدل: هر عنصر فقط خطوط نوری مخصوص خودش را می‌تاباند، چون فاصلهٔ انرژی مدارهای هر اتم متفاوت است. به همین دلیل با نگاه به نور یک ماده می‌توان فهمید چه عنصری است (مثل «اثر انگشت» اتم). این مدل برای هیدروژن و اتم‌های تک‌الکترونی خیلی خوب کار می‌کند، ولی برای اتم‌های سنگین‌تر کامل نیست و بعداً مدل کوانتومی دقیق‌تری جای آن را گرفت.

مثال مشابه:

فرض کن نردبانی داریم که الکترون فقط می‌تواند روی پله‌های ۱، ۲ و ۳ بایستد، نه بین آن‌ها. با انرژی، از پلهٔ ۱ به ۲ می‌رود (جذب نور). کمی بعد برمی‌گردد به پلهٔ ۱ و همان انرژی را به شکل نور پس می‌دهد (نشر نور). رنگ آن نور بستگی دارد به اینکه از کدام پله به کدام پله برگشته است.

یک پرسش کوچک برای تمرین: اگر الکترون از مدار ۳ به مدار ۲ برگردد و الکترون دیگری از مدار ۲ به ۱، کدام نور انرژی بیشتری دارد؟

الف) نور اول   ب) نور دوم   ج) هر دو برابر گزینهٔ ب درست است، چون اختلاف انرژی بین مدارهای ۱ و ۲ بیشتر است.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری:

• مدل‌های اتم را به ترتیب مرور کن: تامسون (کیک کشمشی)، رادرفورد (هستهٔ مرکزی)، بور (مدارهای مجاز)، مدل کوانتومی.
• برای مسلط شدن، شکل اتم هیدروژن را خودت بکش و با فلش، رفتن و برگشتن الکترون را نشان بده.
• فقط تعداد الکترون‌های هر لایه را حفظ نکن؛ رابطهٔ «انرژی بیشتر = مدار دورتر» را بفهم تا در فصل‌های بعد راحت‌تر باشی.