Belangrijk verschil – Bohr vs Quantum Model
Het Bohr-model en het kwantummodel zijn modellen die de structuur van een atoom verklaren. Het Bohr-model wordt ook wel het Rutherford-Bohr-model genoemd omdat het een aanpassing is van het Rutherford-model. Het Bohr-model werd in 1915 voorgesteld door Niels Bohr. Het kwantummodel is het moderne model van een atoom. Het belangrijkste verschil tussen het Bohr- en het kwantummodel is dat het Bohr-model stelt dat elektronen zich gedragen als deeltjes, terwijl het kwantummodel verklaart dat het elektron zowel deeltjes- als golfgedrag heeft.
Wat is het Bohr-model?
Zoals hierboven vermeld, is het Bohr-model een wijziging van het Rutherford-model, aangezien het Bohr-model de structuur van het atoom verklaart als samengesteld uit een kern omringd door elektronen. Maar het Bohr-model is geavanceerder dan het Rutherford-model omdat het zegt dat de elektronen altijd in specifieke schillen of banen rond de kern reizen. Hierin staat ook dat deze schillen verschillende energieën hebben en bolvormig zijn. Dat werd gesuggereerd door waarnemingen van de lijnspectra voor het waterstofatoom.
Vanwege de aanwezigheid van discrete lijnen in de lijnspectra, stelde Bohr dat de orbitalen van een atoom vaste energieën hebben en dat elektronen van het ene energieniveau naar het andere kunnen springen en energie kunnen uitzenden of absorberen, wat resulteert in een lijn in de lijnspectra.
Hoofdpostulaten van het Bohr-model
-
De elektronen bewegen rond de kern in bolvormige orbitalen die een vaste grootte en energie hebben.
- Elke baan heeft een andere straal en wordt van kern naar buiten genoemd als n=1, 2, 3, etc. of n=K, L, M, etc. waarbij n het vaste energieniveau is.
- De energie van een orbitaal is gerelateerd aan zijn grootte.
- De kleinste baan heeft de laagste energie. Het atoom is volledig stabiel wanneer elektronen zich in het laagste energieniveau bevinden.
- Als een elektron in een bepaalde baan beweegt, is de energie van dat elektron constant.
- Elektronen kunnen van het ene energieniveau naar het andere gaan door energie te absorberen of vrij te geven.
- Deze beweging veroorzaakt straling.
Bohr-model past perfect bij het waterstofatoom dat een enkel elektron en een kleine positief geladen kern heeft. Afgezien daarvan gebruikte Bohr de constante van de Plank om de energie van de energieniveaus van het atoom te berekenen.
Figuur 01: Het Bohr-model voor waterstof
Maar er waren weinig nadelen van het Bohr-model bij het verklaren van de atomaire structuur van andere atomen dan waterstof.
Beperkingen van het Bohr-model
- Het Bohr-model kon het Zeeman-effect (effect van magnetisch veld op het atoomspectrum) niet verklaren.
- Het kon het Stark-effect (effect van elektrisch veld op het atomaire spectrum) niet verklaren.
- Bohr-model kan de atoomspectra van grotere atomen niet verklaren.
Wat is Quantum Model?
Hoewel het kwantummodel veel moeilijker te begrijpen is dan het Bohr-model, verklaart het nauwkeurig de waarnemingen met betrekking tot de grote of complexe atomen. Dit kwantummodel is gebaseerd op de kwantumtheorie. Volgens de kwantumtheorie heeft een elektron deeltje-golf-dualiteit en is het onmogelijk om de exacte positie van het elektron te lokaliseren (onzekerheidsprincipe). Dit model is dus voornamelijk gebaseerd op de waarschijnlijkheid dat een elektron zich ergens in de orbitaal bevindt. Het stelt ook dat de orbitalen niet altijd bolvormig zijn. De orbitalen hebben specifieke vormen voor verschillende energieniveaus en zijn 3D-structuren.
Volgens het kwantummodel kan een elektron een naam krijgen met behulp van kwantumgetallen. Hierbij worden vier soorten kwantumgetallen gebruikt;
- Principe kwantumgetal, n
- Quantumgetal hoekmoment, I
- Magnetisch kwantumgetal, ml
- Spin kwantumgetal, ms
Het principe kwantumgetal verklaart de gemiddelde afstand van de orbitaal tot de kern en het energieniveau. Het kwantumgetal van het impulsmoment verklaart de vorm van de orbitaal. Het magnetische kwantumgetal beschrijft de oriëntatie van orbitalen in de ruimte. Het spinkwantumgetal geeft het ronddraaien van een elektron in een magnetisch veld en de golfkarakteristieken van het elektron.
Figuur 2: Ruimtelijke structuur van atomaire orbitalen.
Wat is het verschil tussen Bohr en Quantum Model?
Bohr vs Quantum Model |
|
| Bohr-model is een atoommodel voorgesteld door Niels Bohr (in 1915) om de structuur van een atoom te verklaren. | Quantummodel is een atoommodel dat wordt beschouwd als het moderne atoommodel om de structuur van een atoom nauwkeurig uit te leggen. |
| Gedrag van elektronen | |
| Het Bohr-model verklaart het deeltjesgedrag van een elektron. | Quantummodel verklaart de golf-deeltjesdualiteit van een elektron. |
| Toepassingen | |
| Bohr-model kan worden toegepast voor waterstofatomen, maar niet voor grote atomen. | Quantummodel kan voor elk atoom worden gebruikt, inclusief kleinere en grote, complexe atomen. |
| Vorm van orbitalen | |
| Bohr-model beschrijft niet de exacte vormen van elke orbitaal. | Quantummodel beschrijft alle mogelijke vormen die een orbitaal kan hebben. |
| Elektromagnetische effecten | |
| Bohr-model verklaart het Zeeman-effect (effect van magnetisch veld) of Stark-effect (effect van elektrisch veld) niet. | Quantummodel legt de Zeeman- en Stark-effecten precies uit. |
| Quantumgetallen | |
| Bohr-model beschrijft de kwantumgetallen niet anders dan het principe kwantumgetal. | Quantummodel beschrijft alle vier de kwantumgetallen en de kenmerken van een elektron. |
Samenvatting – Bohr vs Quantum Model
Hoewel wetenschappers verschillende atoommodellen hebben voorgesteld, waren de meest opvallende modellen het Bohr-model en het kwantummodel. Deze twee modellen zijn nauw verwant, maar het kwantummodel is veel gedetailleerder dan het Bohr-model. Volgens het Bohr-model gedraagt een elektron zich als een deeltje, terwijl het kwantummodel verklaart dat het elektron zowel deeltjes- als golfgedrag heeft. Dit is het belangrijkste verschil tussen Bohr en het kwantummodel.
Download PDF-versie van Bohr vs Quantum Model
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienotities. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen Bohr en Quantum Model.
