הבדל מפתח – Bohr vs Quantum Model
מודל Bohr והמודל הקוונטי הם מודלים המסבירים את המבנה של אטום. דגם בוהר נקרא גם דגם Rutherford-Bohr מכיוון שהוא שינוי של דגם Rutherford. מודל בוהר הוצע על ידי נילס בוהר בשנת 1915. המודל הקוונטי הוא המודל המודרני של אטום. ההבדל העיקרי בין בוהר למודל קוונטי הוא שמודל בוהר קובע שהאלקטרונים מתנהגים כחלקיקים ואילו המודל הקוונטי מסביר שלאלקטרון יש גם התנהגות חלקיקים וגם גלים.
מהו דגם בוהר?
כפי שהוזכר לעיל, מודל בוהר הוא שינוי של מודל רתרפורד שכן מודל בוהר מסביר את מבנה האטום כמורכב מגרעין מוקף באלקטרונים.אבל מודל בוהר מתקדם יותר ממודל רתרפורד כי הוא אומר שהאלקטרונים תמיד נעים בקליפות או מסלולים ספציפיים סביב הגרעין. זה גם קובע שלקליפות הללו יש אנרגיות שונות וצורתן כדורית. זה הוצע על ידי תצפיות על ספקטרום הקו של אטום המימן.
בשל נוכחותם של קווים נפרדים בספקטרום הקווים, בוהר קבע שלאורביטלים של אטום יש אנרגיות קבועות ואלקטרונים יכולים לקפוץ מרמת אנרגיה אחת לאחרת ולפלוט או לספוג אנרגיה, וכתוצאה מכך יש קו ב- ספקטרום קווים.
הנחות ראשיות של מודל בוהר
- האלקטרונים נעים סביב הגרעין באורביטלים כדוריים בעלי גודל ואנרגיה קבועים.
- לכל מסלול יש רדיוס שונה והוא נקרא מהגרעין כלפי חוץ בתור n=1, 2, 3 וכו' או n=K, L, M וכו'. כאשר n הוא מספר רמת האנרגיה הקבועה.
- האנרגיה של מסלול קשור לגודלו.
- למסלול הקטן ביותר יש את האנרגיה הנמוכה ביותר. האטום יציב לחלוטין כאשר האלקטרונים נמצאים ברמת האנרגיה הנמוכה ביותר.
- כאשר אלקטרון נע במסלול מסוים, האנרגיה של אותו אלקטרון קבועה.
- אלקטרונים יכולים לעבור מרמת אנרגיה אחת לאחרת על ידי קליטה או שחרור אנרגיה.
-
תנועה זו גורמת לקרינה.
מודל Bohr מתאים באופן מושלם לאטום המימן שיש לו אלקטרון בודד וגרעין קטן בעל מטען חיובי. מלבד זאת, בוהר השתמש בקבוע של הפלנק כדי לחשב את האנרגיה של רמות האנרגיה של האטום.
איור 01: מודל בוהר למימן
אבל היו מעט חסרונות של מודל בוהר כאשר הסביר את המבנה האטומי של אטומים שאינם מימן.
הגבלות של מודל בוהר
- מודל בוהר לא הצליח להסביר את אפקט זימן (השפעת השדה המגנטי על הספקטרום האטומי).
- זה לא יכול היה להסביר את אפקט סטארק (השפעה של שדה חשמלי על הספקטרום האטומי).
- מודל בוהר לא מצליח להסביר את הספקטרום האטומי של אטומים גדולים יותר.
מהו המודל הקוונטי?
למרות שהמודל הקוונטי הרבה יותר קשה להבנה ממודל בוהר, הוא מסביר במדויק את התצפיות לגבי האטומים הגדולים או המורכבים. מודל קוונטי זה מבוסס על תורת הקוונטים. לפי תורת הקוונטים, לאלקטרון יש דואליות של גל חלקיקים ואי אפשר לאתר את מיקומו המדויק של האלקטרון (עקרון אי הוודאות). לפיכך, מודל זה מבוסס בעיקר על ההסתברות של אלקטרון להיות ממוקם בכל מקום במסלול.הוא גם קובע שהאורביטלים אינם תמיד כדוריים. לאורביטלים יש צורות מיוחדות עבור רמות אנרגיה שונות והם מבנים תלת מימדיים.
לפי המודל הקוונטי, ניתן לתת לאלקטרון שם בעזרת מספרים קוונטיים. נעשה שימוש בארבעה סוגים של מספרים קוונטיים;
- מספר קוונטי עיקרי, n
- מספר קוונטי של מומנטום זוויתי, I
- מספר קוונטי מגנטי, ml
- ספין מספר קוונטי, ms
המספר הקוונטי העיקרי מסביר את המרחק הממוצע של המסלול מהגרעין ואת רמת האנרגיה. המספר הקוונטי של התנע הזוויתי מסביר את צורת המסלול. המספר הקוונטי המגנטי מתאר את כיוון האורביטלים במרחב. המספר הקוונטי של הספין נותן את סיבוב האלקטרון בשדה מגנטי ואת מאפייני הגל של האלקטרון.
איור 2: מבנה מרחבי של אורביטלים אטומיים.
מה ההבדל בין Bohr ו-Quantum Model?
Bohr vs Quantum Model |
|
| מודל בוהר הוא מודל אטומי שהוצע על ידי נילס בוהר (בשנת 1915) כדי להסביר את המבנה של אטום. | מודל קוונטי הוא מודל אטומי הנחשב למודל האטומי המודרני כדי להסביר את מבנה האטום במדויק. |
| התנהגות של אלקטרונים | |
| מודל Bohr מסביר את התנהגות החלקיקים של אלקטרון. | מודל קוונטי מסביר את דואליות הגל-חלקיק של אלקטרון. |
| Applications | |
| ניתן ליישם את מודל Bohr עבור אטום מימן אך לא עבור אטומים גדולים. | ניתן להשתמש במודל קוונטי עבור כל אטום, כולל אטומים קטנים יותר ואטומים גדולים ומורכבים. |
| צורת אורביטלים | |
| מודל Bohr אינו מתאר את הצורות המדויקות של כל מסלול. | מודל קוונטי מתאר את כל הצורות האפשריות למסלול שיכול להיות. |
| אפקטים אלקטרו-מגנטיים | |
| מודל בוהר אינו מסביר את אפקט זימן (אפקט של שדה מגנטי) או אפקט סטארק (אפקט של שדה חשמלי). | מודל הקוונטי מסביר במדויק את אפקטי זימן וסטרק. |
| מספרים קוונטיים | |
| מודל בוהר אינו מתאר את המספרים הקוונטיים מלבד המספר הקוונטי העיקרי. | מודל קוונטי מתאר את כל ארבעת המספרים הקוונטיים ואת המאפיינים של אלקטרון. |
סיכום – Bohr vs Quantum Model
למרות שכמה מודלים אטומיים שונים הוצעו על ידי מדענים, המודלים הבולטים ביותר היו מודל Bohr ומודל קוונטי. שני המודלים הללו קשורים קשר הדוק אבל המודל הקוונטי מפורט הרבה יותר ממודל בוהר. על פי מודל בוהר, אלקטרון מתנהג כחלקיק ואילו מודל קוונטי מסביר שלאלקטרון יש גם התנהגות חלקיקים וגם התנהגות גל. זה ההבדל העיקרי בין בוהר למודל קוונטי.
הורד גרסת PDF של Bohr vs Quantum Model
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערות ציטוט. אנא הורד כאן גרסת PDF ההבדל בין Bohr ו-Quantum Model.
