化学Ⅰ›原子の世界

原子模型の変遷

Atomic Models

なぜ原子模型は変わったのか?
💡 核心:新しい実験 → 新しい模型
①トムソン:電子発見 → ぶどうパン模型(正電荷の中に電子)
②ラザフォード:α粒子散乱 → 核模型(原子核発見)
③ボーア:線スペクトル → 軌道模型(量子化)
④現代:電子の波動性 → オービタル模型(確率分布)
ボーア模型 — エネルギー準位
2
水素原子エネルギー準位
En = -13.6n2 [eV]
nが大きいほどエネルギー↑(0に近づく)
電子遷移時の光エネルギー
ΔE = E高 - E低 = hν
h:プランク定数、ν:振動数
🔍 スライダーを操作しよう!
①n=1:基底状態 → E = -13.6 eV(最安定)
②n=2:第一励起状態 → E = -3.4 eV
③nが大きくなるほど間隔が狭まる
④n→∞ならE→0(電離)
線スペクトルと電子遷移
光子エネルギー
E = hν = hcλ
h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, c = 3×10⁸ m/s
💡 電子遷移と光
①高いn → 低いnへ落ちる時に光放出
②エネルギー差大 → 振動数大(波長短)
③水素の線スペクトル = 遷移エネルギーの証拠
④基底状態(n=1)への遷移:紫外線(ライマン系列)
⑤n=2への遷移:可視光(バルマー系列)
総まとめ
ボーアエネルギー準位
En = -13.6n2 [eV]
水素原子電子のエネルギー
遷移エネルギー
ΔE = 13.6(1nf2 - 1ni2) [eV]
ni → nf 遷移時のエネルギー変化
🎯 試験ポイント
①順序:トムソン→ラザフォード→ボーア→現代
②ボーアの限界:水素のみ説明可
③E_n = -13.6/n² 必須暗記
④線スペクトル = 不連続エネルギー準位の証拠
⑤n=1基底状態が最安定(最低エネルギー)