7.5
Das Planetenmodell beschreibt das Wasserstoffatom als winziges Sonnensystem, in dem das Elektron um einen positiv geladenen Kern kreist. Die klassische Physik legt nahe, da das Elektron ein geladenes Teilchen ist, das sich auf einer kreisförmigen Umlaufbahn bewegt, kontinuierlich Energie abgeben sollte während es sich in den positiv geladenen Zellkern schraubt. Am Ende würde das Atom zusammenbrechen.
Dies wird jedoch nicht beobachtet. Die Atome sind stabil. Niels Bohr schlug vor, dass es Umlaufbahnen in bestimmten, festgelegten Abständen vom Kern gebe.
Diese Bahnen sind nummerierte ganze Zahlen beschriftet mit der Hauptquantenzahl n. Die dem Kern am nächsten liegende Umlaufbahn ist n gleich eins. Das n kann eine beliebige positive ganze Zahl sein, aber niemals Null.
Mit zunehmendem n vergrößert sich auch der Radius der Umlaufbahn. Ein Elektron, das weiter vom Kern entfernt ist erfährt eine schwächere elektrostatische Kraft und wird weniger stark vom Proton angezogen. Jede Umlaufbahn entspricht eines bestimmten Energieniveaus oder zustands.
Die Energiezustände sind quantisiert, d.h. keine Energien dazwischen sind möglich. Ein Elektron in seinem niedrigsten, stabilsten Energiezustand bei n gleich eins sollte sich im Grundzustand befinden.
Die höheren Energiezustände, wobei n größer als eins ist, werden die angeregten Zustände genannt. Ein Elektron kann sich in einen anderen Energiezustand bewegen entweder wenn es Energie absorbiert und auf einen höheren Energiezustand springt oder wenn es wieder in einen niedrigeren Energiezustand übergeht und setzt überschüssige Energie in Form eines Photons frei. Die absorbierte oder abgegebene Energie steht im Zusammenhang mit der Energiedifferenz zwischen dem abschließenden und dem anfänglichen Energiezustandes.
Elektronen, die von einem höheren Energiezustand transferieren emittieren Licht mit kürzerer Wellenlänge als Elektronen, die von einem niedrigeren Energiezustand entspannen. Obwohl das Bohr'sche Modell nur für Wasserstoff und einfach geladene Ionen geeignet ist, schuf es die Grundlage für genauere atomare Modelle.
Nach der Arbeit von Ernest Rutherford und seinen Kollegen im frühen 20. Jahrhundert wurden Atomen als aus winzigen dichten Kernen bestehend, von leich…
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