Номер 10, страница 9, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Квантовая физика. Глава V. Строение атома и атомные спектры. Параграф 23. Строение атома - номер 10, страница 9.

Условие.

10. Как теория атома Бора объясняла стабильность атомов всех химических веществ?

Решение.

Решение

Теория атома, предложенная Нильсом Бором в 1913 году, решала ключевую проблему планетарной модели Резерфорда, которая не могла объяснить стабильность атомов. Согласно законам классической электродинамики, электрон, движущийся по орбите вокруг ядра, является ускоренно движущимся зарядом. Такой заряд должен непрерывно излучать электромагнитные волны, терять энергию и, как следствие, за очень короткое время упасть на ядро. Это означало бы, что все атомы нестабильны, что кардинально противоречит реальности.

Бор объяснил стабильность атомов, введя два революционных постулата, которые стали основой его модели:

1. Постулат стационарных состояний. Бор предположил, что в атоме существуют особые "разрешенные" стационарные орбиты, двигаясь по которым, электрон не излучает энергию, несмотря на свое ускорение. Каждой такой орбите соответствует определенный уровень энергии $E_n$. Пока электрон находится на одной из этих орбит, атом стабилен. Самая низкая по энергии орбита называется основным состоянием. Атом, находящийся в основном состоянии, может существовать неограниченно долго, не теряя энергии. Именно существование этого не-излучающего основного состояния и обеспечивает фундаментальную устойчивость атома.

2. Правило частот. Излучение или поглощение энергии атомом происходит скачкообразно, только в момент перехода электрона с одной стационарной орбиты на другую. Если электрон переходит с орбиты с большей энергией $E_k$ на орбиту с меньшей энергией $E_n$, то излучается квант света (фотон) с энергией, равной разности энергий этих орбит: $h\nu = E_k - E_n$. Этот постулат объяснял дискретный характер атомных спектров, но за стабильность атома отвечал именно первый постулат.

Таким образом, согласно теории Бора, стабильность атомов всех химических веществ обусловлена квантованием электронных орбит: электроны могут существовать только на определенных энергетических уровнях, не излучая энергию, а наличие основного состояния с минимальной энергией не позволяет электрону упасть на ядро.

Ответ: Стабильность атомов в теории Бора объясняется постулатом о существовании стационарных орбит (энергетических уровней), на которых электрон может двигаться, не излучая энергию. Существование основного, самого низкого, энергетического уровня гарантирует, что атом не может самопроизвольно потерять энергию ниже этого предела и разрушиться.