Генератор модели атома Бора
Модели атома Бора для первых 20 элементов, ионов и изотопов, с подсчётом протонов и нейтронов в ядре и электронами на оболочках 2, 8, 8, плюс диаграммы Бора-Резерфорда. Написано для школьных естественных наук.
Примеры модели атома Бора
Четыре модели атома Бора: магний со всеми подписями, простой атом углерода, H, Li и Na рядом и пустой бланк. Каждая — реальный рендер своего промпта; нажмите, чтобы загрузить промпт и изменить его.
Модель Бора для натрия и как нарисовать её для любого элемента
Подписанная схема здесь — атом натрия-23. Любой элемент от водорода до кальция рисуется за те же четыре шага; меняются только числа.
- 1
Посчитайте ядро
Порядковый номер 11 даёт 11 протонов; массовое число 23 − 11 даёт 12 нейтронов.
- 2
Два электрона на первом слое
У нейтрального атома по одному электрону на каждый протон, здесь 11, а внутренний слой вмещает 2 — это его предел.
- 3
Восемь на втором
Следующие 8 равномерно расставляются по второй окружности, и она заполнена.
- 4
Остаток на внешнем слое
На третий слой остаётся один электрон — единственный валентный электрон натрия, тот самый, который он теряет, превращаясь в Na⁺.
Модель Бора по элементам: от водорода до кальция, ионы, изотопы и спектры
От одной модели Бора к другой меняются число слоёв, заполненность внешнего слоя и состав ядра. Все элементы до кальция есть в таблице ниже; здесь — группы, которые рисуются по-разному.
Модель Бора для водорода и гелия
Первый период: один слой. Водород-1: 1 протон, 0 нейтронов, 1 электрон — единственный распространённый атом без нейтрона. Его изотопы различаются только ядром: у дейтерия 1 нейтрон, у трития 2. Гелий-4: 2 протона, 2 нейтрона, 2 электрона, которые заполняют первый слой; заполненный внешний слой — причина того, что гелий не вступает в реакции.
Модели Бора от лития до неона
Второй период: два слоя, 2 электрона на первом и от 1 до 8 на втором. Литий-7 3 p, 4 n, 2, 1 · бериллий-9 4 p, 5 n, 2, 2 · бор-11 5 p, 6 n, 2, 3 · углерод-12 6 p, 6 n, 2, 4 · азот-14 7 p, 7 n, 2, 5 · кислород-16 8 p, 8 n, 2, 6 · фтор-19 9 p, 10 n, 2, 7 · неон-20 10 p, 10 n, 2, 8. Во многих курсах первые четыре внешних электрона ставят по одному — сверху, справа, снизу, слева, — прежде чем спаривать, поэтому у углерода видно четыре одиночных электрона, как в его формуле Льюиса.
Модели Бора от натрия до аргона
Третий период: три слоя, 2 и 8 на двух внутренних и от 1 до 8 на третьем. Натрий-23 11 p, 12 n, 2, 8, 1 · магний-24 12 p, 12 n, 2, 8, 2 · алюминий-27 13 p, 14 n, 2, 8, 3 · кремний-28 14 p, 14 n, 2, 8, 4 · фосфор-31 15 p, 16 n, 2, 8, 5 · сера-32 16 p, 16 n, 2, 8, 6 · хлор-35 17 p, 18 n, 2, 8, 7 · аргон-40 18 p, 22 n, 2, 8, 8. Проверьте аргон: его распространённый изотоп — аргон-40, поэтому нейтронов у него 22, на четыре больше, чем протонов.
Модель Бора для калия и кальция
Четыре слоя. Калий-39: 19 p, 20 n, 2, 8, 8, 1. Кальций-40: 20 p, 20 n, 2, 8, 8, 2. Четвёртый слой начинается, когда на третьем всего 8 электронов, потому что орбиталь 4s ниже по энергии, чем 3d; третий слой заполняется до 18 только начиная со скандия — 2, 8, 9, 2. Рисуйте K и Ca с 8 электронами на третьем кольце, а не с 9 или 10.
Модель Бора для иона
Ядро то же, число электронов другое. Na⁺: 11 p, 12 n, 10 электронов, 2, 8 — внешний слой исчез. Cl⁻: 17 p, 18 n, 18 электронов, 2, 8, 8. Mg²⁺ — 2, 8; O²⁻ (8 p, 8 n) и F⁻ (9 p, 10 n) тоже 2, 8, как у неона; Ca²⁺ — 2, 8, 8. Заключите ион в квадратные скобки и поставьте заряд справа вверху. Чтобы показать ионную связь, нарисуйте Na и Cl рядом со стрелкой, которая переносит внешний электрон натрия на хлор.
Модель Резерфорда — Бора (ядро и изотопы)
Модель Бора, в которой ядро расписано: 11 p⁺ и 12 n⁰ внутри круга для натрия, электроны точками на кольцах вокруг, часто рядом символ элемента и массовое число. Это формат для изотопов, у которых одинаковое распределение электронов и разное ядро: у углерода-12 6 нейтронов, у углерода-14 — 8, оба рисуются 2, 4; у хлора-35 18 нейтронов, у хлора-37 — 20, оба 2, 8, 7.
Энергетические уровни водорода и серия Бальмера
Схема, ради которой Бор и построил свою модель. Энергия уровней равна −13,6 эВ / n²: −13,6 эВ при n = 1, −3,40 при n = 2, −1,51 при n = 3, −0,85 при n = 4, и с ростом n уровни сближаются. Переход электрона на n = 2 даёт видимые линии Бальмера: 656 нм красная с n = 3, 486 нм сине-зелёная с n = 4, 434 нм и 410 нм фиолетовые с n = 5 и 6. Переходы на n = 1 дают ультрафиолетовую серию Лаймана, на n = 3 — инфракрасную серию Пашена. Нарисуйте это кольцами со стрелками между ними или лесенкой энергетических уровней.
Распределение электронов первых 20 элементов по модели Бора
Протоны, нейтроны самого распространённого изотопа и электроны по слоям от водорода до кальция — числа, по которым проверяют модель Бора любого из этих элементов.
| Элемент | Протоны | Нейтроны | Электроны по слоям |
|---|---|---|---|
| Водород (H-1) | 1 | 0 | 1 |
| Гелий (He-4) | 2 | 2 | 2 |
| Литий (Li-7) | 3 | 4 | 2, 1 |
| Бериллий (Be-9) | 4 | 5 | 2, 2 |
| Бор (B-11) | 5 | 6 | 2, 3 |
| Углерод (C-12) | 6 | 6 | 2, 4 |
| Азот (N-14) | 7 | 7 | 2, 5 |
| Кислород (O-16) | 8 | 8 | 2, 6 |
| Фтор (F-19) | 9 | 10 | 2, 7 |
| Неон (Ne-20) | 10 | 10 | 2, 8 |
| Натрий (Na-23) | 11 | 12 | 2, 8, 1 |
| Магний (Mg-24) | 12 | 12 | 2, 8, 2 |
| Алюминий (Al-27) | 13 | 14 | 2, 8, 3 |
| Кремний (Si-28) | 14 | 14 | 2, 8, 4 |
| Фосфор (P-31) | 15 | 16 | 2, 8, 5 |
| Сера (S-32) | 16 | 16 | 2, 8, 6 |
| Хлор (Cl-35) | 17 | 18 | 2, 8, 7 |
| Аргон (Ar-40) | 18 | 22 | 2, 8, 8 |
| Калий (K-39) | 19 | 20 | 2, 8, 8, 1 |
| Кальций (Ca-40) | 20 | 20 | 2, 8, 8, 2 |
После кальция существуют две записи. Школьные схемы для первых 20 элементов используют 2, 8, 8, как здесь; начиная со скандия третий слой достраивается до 18 — железо записывают как 2, 8, 14, 2. Укажите, какую запись принимает ваша программа, и схема будет ей следовать.
Модель Бора и квантово-механическая модель: в чём разница?
Модель Бора помещает каждый электрон на фиксированную круговую орбиту на определённом расстоянии от ядра; квантово-механическая модель заменяет орбиты орбиталями — областями, где электрон находится с наибольшей вероятностью, — которые описываются четырьмя квантовыми числами. Пронумерованные уровни энергии Бора сохранились в современной модели как главное квантовое число n.
| Модель Бора (1913) | Квантово-механическая модель | |
|---|---|---|
| Где находятся электроны | На фиксированных круговых орбитах | На орбиталях — облаках вероятности без определённой траектории |
| Уровни энергии | Квантованы, пронумерованы n = 1, 2, 3… | Квантованные слои n, разделённые на подуровни s, p, d и f |
| Квантовые числа | Одно (n) | Четыре (n, l, mₗ, mₛ) |
| Какие атомы описывает точно | Водород и одноэлектронные ионы, например He⁺ | Все атомы и молекулы |
| Что объясняет | Линейчатый спектр водорода | Спектры, химическую связь, магнетизм и строение периодической таблицы |
| Для чего подходит лучше всего | Подсчёт протонов, нейтронов и электронов по слоям; валентные электроны | Электронные конфигурации, формы орбиталей, диаграммы МО |
Используйте модель Бора для того, что она показывает верно: электроны по слоям и валентные электроны. Для форм орбиталей, подуровней или связей лучше нарисовать электронную конфигурацию или диаграмму молекулярных орбиталей.
Что такое модель атома Бора?
Модель атома Бора изображает атом в виде маленького ядра — с подсчитанными в нём протонами и нейтронами — и электронов на концентрических круговых слоях вокруг него, которые заполняются изнутри наружу. Число протонов — это порядковый номер, протоны плюс нейтроны — массовое число, а электроны внешнего слоя — валентные электроны, от которых зависит, как элемент образует связи.
Коротко
- Нильс Бор предложил её в 1913 году для атома водорода. Электроны движутся только по разрешённым орбитам с фиксированной энергией и излучают или поглощают свет лишь при переходе между ними — так модель воспроизвела линейчатый спектр водорода и постоянную Ридберга.
- На слое помещается не больше 2n² электронов: 2, 8, 18, 32. То есть 2 на первом, 8 на втором и 18 на третьем.
- В школьных схемах третий слой у первых 20 элементов заполняют только до 8. После аргона по правилу Клечковского сначала заполняется 4s, а не 3d, поэтому калий рисуют как 2, 8, 8, 1, а кальций — 2, 8, 8, 2, хотя третий слой вмещает 18.
- Нейтроны = массовое число − порядковый номер. У натрия-23 11 протонов и 23 − 11 = 12 нейтронов, у углерода-12 — по 6. В нейтральном атоме электронов столько же, сколько протонов.
- Это учебная модель, а не современная картина. Фиксированные орбиты не объясняют атомы с несколькими электронами; квантово-механическая модель заменила их орбиталями, а теория молекулярных орбиталей переносит эту идею на химическую связь.
Частые вопросы о модели атома Бора
Что должно быть на подписанной модели Бора?
Ядро с числом протонов и нейтронов, каждый электронный слой в виде окружности, электроны точками или крестиками на слоях и число электронов на каждом слое. Во многих рабочих листах также нужны символ элемента, порядковый номер и массовое число. Это вариант по умолчанию — попросите меньше подписей, и будут нарисованы только они.
Что такое модель Резерфорда — Бора?
Модель Резерфорда — Бора — это модель Бора с расписанным ядром: число протонов (p⁺) и нейтронов (n⁰) внутри него и электроны на слоях вокруг. Это название, принятое во многих канадских школьных курсах естествознания, отдаёт должное ядру Резерфорда 1911 года и слоям Бора 1913 года. Попросите схему под этим названием — и ядро будет подписано именно так.
Сколько электронов на каждом слое в модели Бора?
2 на первом, 8 на втором и у первых 20 элементов 8 на третьем, прежде чем начнётся четвёртый. Предел — 2n² (2, 8, 18, 32), но подуровень 4s заполняется раньше 3d, поэтому калий — это 2, 8, 8, 1, а не 2, 8, 9.
Как найти число нейтронов?
Вычтите порядковый номер из массового числа. У кислорода-16 8 протонов и 16 − 8 = 8 нейтронов; у хлора-35 17 протонов и 18 нейтронов. Если изотоп не указан, берите самый распространённый — таблица выше приводит его для первых 20 элементов.
Как нарисовать модель Бора для иона?
Ядро не меняется; на внешнем слое добавляют или убирают электроны. Na⁺ теряет единственный внешний электрон и рисуется как 2, 8 с 11 протонами; Cl⁻ получает один и рисуется как 2, 8, 8 с 17 протонами, обычно в квадратных скобках с зарядом справа вверху.
Чем модель Бора отличается от формулы Льюиса?
Модель Бора показывает все слои и все электроны; формула Льюиса — только валентные электроны точками вокруг символа. Натрий в модели Бора — 2, 8, 1, а в записи Льюиса — Na с одной точкой. Для целых молекул генератор структур Льюиса на этом сайте рисует связи и неподелённые пары.
Почему модель Бора считают устаревшей?
Она скорее неполная, чем неверная. Фиксированные круговые орбиты противоречат принципу неопределённости и не предсказывают спектры атомов с несколькими электронами; в 1920-х годах квантово-механическая модель заменила их орбиталями. В учебниках она осталась, потому что её слои и числа электронов верны и их легко рисовать.
Кто создал модель атома Бора?
Нильс Бор в 1913 году, опираясь на ядерную модель атома Эрнеста Резерфорда 1911 года. В 1922 году Бор получил Нобелевскую премию по физике за исследования строения атомов и их излучения.
Можно ли сделать простую модель Бора для младших школьников?
Да — попросите простой вариант, и схема сведётся к главному: ядро с числами и электроны на каждом слое, не больше пяти подписей.
Продолжить изучение
Другие наши инструменты для схем и руководства к ним.
Нарисуйте модель атома Бора
От названия элемента до подписанной схемы атома, готовой к печати, — около минуты.
Начать