Bohrsches Atommodell

Einführung

• Das Bohrsche Atommodell beschreibt den Aufbau eines Atoms.
• Elektronen umkreisen den Atomkern auf festen Kreisbahnen mit definiertem Radius.
• Weiterentwicklung des Rutherfordschen Atommodells von Niels Bohr durch Quantenvorstellungen 1913.

Grundlagen

• Elektronen umlaufen den Atomkern auf Kreisbahnen (Schalen) mit bestimmten Energieniveaus.
• Jede Bahn hat einen bestimmten Energiewert, weiter entfernte Bahnen sind energiereicher.
• Zwischen den Bahnen herrscht Leere.
• Anzahl der Elektronen pro Bahn ist begrenzt.
• Elektronen können durch Energiezufuhr oder -abgabe zwischen Bahnen springen.

Rutherford Streuversuch

• Grundlage für das Bohrsche Atommodell.
• Alphateilchen streuen an Goldfolie, einige werden abgelenkt oder reflektiert.
• Erkenntnis: Atome bestehen aus schwerem Kern und fast masseloser Hülle.

Erweiterung durch Niels Bohr

• Einführung von Quantenvorstellungen, Elektronen bewegen sich auf festen Kreisbahnen.
• Elektronen strahlen nicht auf ihrer Kreisbahn, nur bei Energiewechsel.

Schalenmodell

• Aufbau auf Bohrschem und Orbitalmodell.
• Elektronen auf kreisförmigen Schalen, die unterschiedliche Energien repräsentieren.

Postulate des Bohrschen Atommodells

1. Diskrete Energiestufen: Elektronen auf stabilen Bahnen ohne elektromagnetische Strahlung.
2. Bohrsche Frequenzbedingung: Quantensprünge zwischen Bahnen mit Energieabgabe/-aufnahme verbunden.
3. Quantenbedingung: Frequenz der Strahlung nähert sich Elektronendrehzahl an bei langsamer Bewegung.

Stärken und Schwächen

Stärken

• Ermöglicht Abschätzung von Atomradien.
• Präzise Berechnung der Spektrallinien des Wasserstoffatoms.
• Energietausch nur durch Änderung der Energiestufe eines Elektrons.

Schwächen

• Postulate widersprechen der klassischen Elektrodynamik.
• Anwendbar nur auf Ein-Elektron-Systeme wie das Wasserstoffatom.
• Modell beschreibt Wasserstoffatom als Scheibe, bewiesen kugelförmig.
• Unvereinbar mit neueren wissenschaftlichen Erkenntnissen.

Formulierung

• Verknüpfung von Elektronenbewegung und Strahlung durch Quantensprünge.

Quantisierungsbedingung

• Verbindung klassischer Physik mit Quantenphysik.
• Bahndrehimpuls gekoppelt an Plancksches Wirkungsquantum.

Bahnradius und Energie

• Bahnradius ergibt sich aus Gleichungen für elektrostatische Kraft.
• Energie setzt sich aus potentieller und kinetischer Energie zusammen.
• Rydberg-Energie beschreibt Energieniveaus im Wasserstoffatom.

Erweiterung

• Bohr-Sommerfeldsche Atommodell: Einführung räumlicher Quantenzahlen, elliptische Bahnen.
• Orbitalmodell: Aktuellstes Modell zur Atomstruktur, weiterführendes Video verfügbar.