แบบจำลองอะตอมของโบร์ (Bohr’s Atomic Model) เสนอโดยนีลส์ โบร์ นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก ในปี พ.ศ. 2456 (ค.ศ. 1913) แบบจำลองนี้อธิบายลักษณะและโครงสร้างของอะตอม ดังนี้
- อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กมาก อยู่ตรงกลางของอะตอม และมีมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม
- นิวเคลียสมีประจุไฟฟ้าบวก
- อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าลบ และเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงโคจร
- อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่อยู่ในวงโคจรบางวงเท่านั้น แต่ละวงมีพลังงานเฉพาะตัว
- อิเล็กตรอนสามารถเปลี่ยนระดับพลังงานได้ โดยดูดซับหรือปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน
แบบจำลองอะตอมของโบร์ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่ออธิบายผลการทดลองสเปกตรัมของไฮโดรเจนได้ อย่างไรก็ตาม ต่อมาแบบจำลองนี้ได้รับการแก้ไขและปรับปรุงให้สอดคล้องกับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากการค้นพบกลศาสตร์ควอนตัมในปี พ.ศ. 2469 (ค.ศ. 1926)
ข้อดีของแบบจำลองอะตอมของโบร์
- สามารถอธิบายผลการทดลองสเปกตรัมของไฮโดรเจนได้
- สามารถอธิบายได้ว่าอิเล็กตรอนมีพลังงานเฉพาะตัว
ข้อเสียของแบบจำลองอะตอมของโบร์
- ไม่สามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสได้
- ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์การแผ่รังสีของอะตอมได้
สรุป
แบบจำลองอะตอมของโบร์เป็นแบบจำลองอะตอมแบบที่สามของโลก และเป็นแบบจำลองที่มีความสำคัญอย่างมากในการพัฒนาความรู้เกี่ยวกับอะตอม แม้จะมีข้อจำกัดบางประการ แต่ก็เป็นพื้นฐานในการพัฒนาแบบจำลองอะตอมที่ทันสมัย
หลักสำคัญของแบบจำลองอะตอมของโบร์
แบบจำลองอะตอมของโบร์มีหลักสำคัญ ดังนี้
- อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กมาก อยู่ตรงกลางของอะตอม และมีมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม
- นิวเคลียสมีประจุไฟฟ้าบวก
- อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าลบ และเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงโคจร
- อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่อยู่ในวงโคจรบางวงเท่านั้น แต่ละวงมีพลังงานเฉพาะตัว
- อิเล็กตรอนสามารถเปลี่ยนระดับพลังงานได้ โดยดูดซับหรือปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน
วงโคจรของอิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่อยู่ในวงโคจรบางวงเท่านั้น แต่ละวงมีพลังงานเฉพาะตัว วงโคจรที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุด มีพลังงานต่ำที่สุด วงโคจรที่อยู่ไกลนิวเคลียสมากที่สุด มีพลังงานสูงที่สุด
การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนสามารถเปลี่ยนระดับพลังงานได้ โดยดูดซับหรือปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน
- อิเล็กตรอนจะเปลี่ยนจากวงโคจรที่มีพลังงานสูงลงสู่วงโคจรที่มีพลังงานต่ำ โดยปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน
- อิเล็กตรอนจะเปลี่ยนจากวงโคจรที่มีพลังงานต่ำขึ้นสู่วงโคจรที่มีพลังงานสูง โดยดูดซับพลังงานจากโฟตอน
การอธิบายผลการทดลองสเปกตรัมของไฮโดรเจน
แบบจำลองอะตอมของโบร์สามารถอธิบายผลการทดลองสเปกตรัมของไฮโดรเจนได้ โดยอิเล็กตรอนของไฮโดรเจนจะเปลี่ยนระดับพลังงาน โดยดูดซับหรือปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน พลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับ จะเท่ากับความแตกต่างของพลังงานระหว่างระดับพลังงานทั้งสอง
การประยุกต์ใช้แบบจำลองอะตอมของโบร์
แบบจำลองอะตอมของโบร์สามารถนำไปประยุกต์ใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับอะตอม เช่น
- สเปกตรัมของธาตุ
- สมบัติทางเคมีของธาตุ
- การแผ่รังสีของอะตอม
อย่างไรก็ตาม แบบจำลองอะตอมของโบร์เป็นแบบจำลองที่อยู่บนพื้นฐานของกลศาสตร์ดั้งเดิม ซึ่งไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับอะตอมได้อย่างสมบูรณ์แบบ