1. Lý thuyết mẫu nguyên tử Bo
1.1. Mẫu nguyên tử Bo là gì?
Mẫu nguyên tử bo là gì chắc hẳn là thắc mắc của nhiều bạn học sinh. Mẫu nguyên tử bo được hiểu là sự phối hợp giữa mẫu nguyên tử Rutherford cùng 2 tiên đề Bo về trạng thái dừng, về sự hấp thụ và bức xạ năng lượng của nguyên tử và các quỹ đạo dừng.
1.2. Mô hình hành tinh của nguyên tử
Vào năm 1911 sau nhiều nghiên cứu, Rutherford đã đề xuất lên mẫu hành tinh nguyên tử. Theo Rutherford thì nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích (+) nằm ở giữa, xung quanh có các electron mang điện tích (-) chuyển động trên các quỹ đạo tròn hay quỹ đạo elip giống hệ Mặt Trời nên ta gọi đó là mẫu hành tinh nguyên tử.
Tuy vậy, mẫu hành tinh nguyên tử này gặp khó khăn là không giải thích được sự tạo thành quang phổ vạch của các nguyên tử và tính bền vững của nguyên tử.
Vào năm 1913, Bo đã vận dụng được thuyết lượng tử ánh sáng vào hệ thống nguyên tử và đề ra mẫu nguyên tử mới và gọi là mẫu nguyên tử Bo. Đến nay mẫu nguyên tử Bo vẫn giữ được mô hình hành tinh nguyên tử và 2 tiên đề.
2. Các tiên đề của Bo về cấu tạo nguyên tử
2.1. Tiên đề về các trạng thái dừng
Trạng thái dừng là khi nguyên tử chỉ tồn tại trong 1 vài trạng thái có năng lượng xác định En. Các nguyên tử sẽ không bức xạ khi mà nguyên tử đang ở trạng thái dừng.
Nguyên tử ở trạng thái cơ bản (n = 1) là trạng thái dừng có năng lượng thấp nhất. Khi được hấp thụ năng lượng, nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích thứ n (n > 1).
Trạng thái dừng của nguyên tử, electron chuyển động quanh hạt nhân trên quỹ đạo có bán kính xác định hoàn toàn rn là quỹ đạo dừng.
-
Tên của các quỹ đạo dừng
Bán kính bo rn = n2.r0 với r0 = 5,3.10-11 và n là số nguyên tử là bán kính quỹ đạo dừng của electron trong Hidro.
2.2. Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lượng của nguyên tử
Khi nguyên tử chuyển trạng thái dừng năng lượng Em sang trạng thái dừng nhỏ hơn mang năng lượng En thì sẽ phát ra phôtôn có năng lượng = hiệu của năng lượng Em – En.
Em – En = hfnm
Nếu nguyên tử ở trạng thái dừng có năng lượng En hấp thụ 1 phôtôn có năng lượng hf bằng hiệu của năng lượng Em – En thì lúc này sẽ chuyển năng lượng gọi là En là trạng thái dừng
→ Khi nguyên tử hấp thụ ánh sáng có bước sóng nào thì sẽ phát ra ánh sáng có cùng bước sóng đó.
3. Quang phổ phát xạ và sự hấp thụ của nguyên tử Hydro
Sau khi tìm hiểu về mẫu nguyên tử bo lý thuyết, học sinh sẽ được hiểu rõ hơn về quang phổ phát xạ và sự hấp thu của nguyên tử Hydro.
Khi electron chuyển từ mức năng lượng Ecao xuống mức năng lượng Ethấp thì phát ra 1 phôtôn có năng lượng xác định hoàn toàn: hf = Ecao – Ethấp.
Phôtôn có tần số f ứng với sóng ánh sáng đơn sắc có bước sóng là λ = c/f, nghĩa là ứng với vạch quang phổ có 1 màu nhất định.
⇒ Quang phổ phát xạ là quang phổ của Hidro.
Để giải thích cho sự tạo thành quang phổ vạch hấp thụ:
Nếu 1 nguyên tử hidro đang ở mức năng lượng Ethấp mà nằm trong 1 chùm ánh sáng trắng, trong đó gồm tất cả các phôtôn có năng lượng từ nhỏ đến lớn khác nhau thì nguyên tử đó lập tức sẽ hấp thụ 1 phôtôn có năng lượng phù hợp ε = Ecao – Ethấp để chuyển thành mức năng lượng Ecao.
1 sóng ánh sáng đơn sắc bị hấp thụ làm cho quang phổ liên tục xuất hiện vạch tối. Vì vậy, quang phổ hấp thụ nguyên tử hydro cũng là quang phổ vạch.
4. Một số bài tập trắc nghiệm về mẫu nguyên tử Bo (có đáp án)
Học sinh hãy cùng luyện tập mẫu nguyên tử bo bài tập dưới đây để áp dụng vào bài kiểm tra thật chính xác nhé!
Bài 1: Chỉ ra điểm khác nhau giữa mẫu nguyên tử Bo và mẫu nguyên tử Rutherford?
Giải:
Các electron chuyển động quanh hạt nhân trên quỹ đạo có bán kính hoàn toàn xác định gọi là quỹ đạo dừng. Đây chính là điểm khác nhau giữa 2 mẫu nguyên tử trên.
Bài 2: Chọn câu đúng cho câu hỏi trạng thái dừng là?
A. Trạng thái hạt nhân không được electron chuyển động quanh
B. Hạt nhân không dao động
C. Nguyên tử có trạng thái đứng yên
D. Hệ thống nguyên tử có trạng thái ổn định
Lời giải:
Nguyên tử không hấp thụ là trạng thái dừng, không bức xạ nên đó là trạng thái ổn định của hệ thống nguyên tử.
⇒ D
Bài 3: Tính hiệu giữa 2 mức năng lượng khi chuyển giữa 2 mức độ, ion crom phát ra ánh sáng biết Ion crom trong hồng ngọc phát ra ánh sáng đỏ có bước sóng bằng 0,694 μm.
Lời giải:
Hiệu giữa 2 mức năng lượng:
Bài 4: Trạng thái dừng của nguyên tử theo mẫu nguyên tử Bo là:
A. Có thể là trạng thái kích thích hoặc cơ bản
B. Chỉ ở trạng thái kích thích
C. Trong nguyên tử các electron ngừng chuyển động
D. Chỉ ở trạng thái cơ bản
Giải
Đây có thể là trạng thái kích thích hoặc cơ bản theo mẫu nguyên tử bo.
⇒ A
Bài 5: Mẫu nguyên tử Rutherford khác Bohr ở điểm nào?
A. Lực tương tác của hạt nhân nguyên tử với electron
B. Năng lượng ổn định ở trạng thái dừng
C. Là hình quỹ đạo của electron
D. Mô hình nguyên tử chứa hạt nhân
Giải:
Bohr chỉ ra khái niệm trạng thái có năng lượng ổn định là trạng thái dừng. Còn Rutherford thì không
⇒ B
Bài 6: Tính bán kính quỹ đạo dừng qua công thức
A. $r_{n}=frac{r_{0}}{n^{2}}$
B. $r_{n}=frac{n^{2}}{r_{0}}$
C. $r_{n}=n^{2} r_{0}$
D. $r_{n}=r_{0}^{n^{2}}$
Giải
Bán kính quỹ đạo dừng tính theo $r_{n}=n^{2} r_{0}$ theo mẫu nguyên tử bo.
⇒ C
Bài 7: Nguyên tử H có bán kính quỹ đạo Bo thứ nhất là 0,53.10-10 m. Bán kính quỹ đạo Bo thứ 5 là bao nhiêu?
A. 10,25.10-10 m
B. 2,65.10-10 m
C. 13,25.10-10 m
D. 0,106.10-10 m
Giải:
Bán kính quỹ đạo thứ là
r5 = 52 0,53.10-10 = 13,25.10-10 m
⇒ C
Bài 8: Bán kính quỹ đạo dừng K là r0 trong nguyên tử Hidro có bán kính quỹ đạo dừng K là r0. Khi electron chuyển từ quỹ đạo dừng O xuống M thì bán kính giảm:
A. 21r0
B. 24r0
C. 16r0
D. 2r0
Giải:
Quỹ đạo O có n = 5; M có n = 3
⇒ rM = r09
rO = r025
Khi bán kính chuyển từ O về M thì bán kính giảm 25 rO – 9rM = 16 r0
⇒ C
Bài 9: Nguyên tử Hiđrô mức năng lượng cơ bản đang ở trạng thái dừng thì hấp thụ 1 photon năng lượng là $varepsilon =E_{N}-E_{K}$. Nguyên tử sẽ:
A. Giữ nguyên trạng thái
B. Chuyển dần K-L-N
C. Chuyển thẳng từ K-N
D. Chuyển dần từ K-L-M-N
Giải:
Nguyên tử Hiđrô mức năng lượng cơ bản đang ở trạng thái dừng thì hấp thụ 1 photon năng lượng là $varepsilon =E_{N}-E_{K}$. Nguyên tử sẽ chuyển thẳng từ K – N.
⇒ C
Bài 10: Trong Hidro electron chuyển động trên quỹ đạo K có bán kính r0 = 5,3.10-11 m. Tính vận tốc electron.
A. 2,19.106m/s
B. 2,19.105m/s
C. 4,17.106m/s
D. 4,17.105m/s
Giải:
ADCT:
Quỹ đạo K có n = 1
Suy ra vận tốc của electron trên quỹ đạo K là
$2,19.10^{6}m/s$
⇒ A
Như vậy, trong bài viết này VUIHOC đã giúp các em khái quát lại kiến thức về mẫu nguyên tử bo cùng các dạng bài tập nhằm giúp các em vận dụng bài thật hiệu quả. Ngoài ra, để có thể luyện tập thêm nhiều bài tập các em hãy truy cập ngay tại Vuihoc.vn và đăng ký khóa học dành cho học sinh lớp 12 nhé!