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 с незаполненными слоями. Каждая — реальный результат по показанному запросу; нажмите на пример, чтобы загрузить запрос и изменить его.
Как нарисовать модель атома Бора на примере натрия
Подписанная схема здесь — атом натрия-23. Любая модель атома Бора 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 атома Бора для каждого элемента от водорода до кальция
Чаще всего модель атома Бора ищут для одного конкретного элемента: натрия, углерода, кислорода, кальция. Если разложить первые 20 моделей Бора в виде периодической таблицы, виден закон, который отвечает на большинство вопросов домашнего задания без подсчёта каждый раз.
- Номер периода — это число слоёв на модели атома Бора. У водорода и гелия один, от лития до неона два, от натрия до аргона три, у калия и кальция четыре.
- Группа даёт число внешних электронов. У групп 1 и 2 — 1 и 2; у групп с 13-й по 18-ю — номер группы минус 10, от 3 у бора до 8 у неона. Исключение — гелий с двумя.
- Заполненный внешний слой означает благородный газ. Гелий (2), неон (2, 8) и аргон (2, 8, 8) — элементы, которые не вступают в реакции.
Каждая плитка нарисована по числам электронов на слоях. Нажмите на плитку, и подписанный запрос модели атома Бора с заполненными ядром и слоями попадёт в редактор.
Протоны, нейтроны, слои и валентные электроны для модели атома Бора каждого элемента
| Элемент (распространённый изотоп) | Протоны | Нейтроны | Электроны по слоям | Валентные электроны |
|---|---|---|---|---|
| Водород (H-1) | 1 | 0 | 1 | 1 |
| Гелий (He-4) | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Литий (Li-7) | 3 | 4 | 2, 1 | 1 |
| Бериллий (Be-9) | 4 | 5 | 2, 2 | 2 |
| Бор (B-11) | 5 | 6 | 2, 3 | 3 |
| Углерод (C-12) | 6 | 6 | 2, 4 | 4 |
| Азот (N-14) | 7 | 7 | 2, 5 | 5 |
| Кислород (O-16) | 8 | 8 | 2, 6 | 6 |
| Фтор (F-19) | 9 | 10 | 2, 7 | 7 |
| Неон (Ne-20) | 10 | 10 | 2, 8 | 8 |
| Натрий (Na-23) | 11 | 12 | 2, 8, 1 | 1 |
| Магний (Mg-24) | 12 | 12 | 2, 8, 2 | 2 |
| Алюминий (Al-27) | 13 | 14 | 2, 8, 3 | 3 |
| Кремний (Si-28) | 14 | 14 | 2, 8, 4 | 4 |
| Фосфор (P-31) | 15 | 16 | 2, 8, 5 | 5 |
| Сера (S-32) | 16 | 16 | 2, 8, 6 | 6 |
| Хлор (Cl-35) | 17 | 18 | 2, 8, 7 | 7 |
| Аргон (Ar-40) | 18 | 22 | 2, 8, 8 | 8 |
| Калий (K-39) | 19 | 20 | 2, 8, 8, 1 | 1 |
| Кальций (Ca-40) | 20 | 20 | 2, 8, 8, 2 | 2 |
Нейтроны берутся по самому распространённому изотопу. Атомная масса хлора 35.45 округляется до массового числа 35, поэтому на модели атома Бора для хлора 35 − 17 = 18 нейтронов; дробное значение никогда не используйте. Для другого изотопа, например углерода-14 или хлора-37, назовите его в запросе, и изменится только ядро.
Модель атома Бора по периодам, а также ионы, изотопы и диаграммы Бора — Резерфорда
Числа приведены в таблице выше. Здесь — места, где одна модель атома Бора рисуется иначе, чем следующая, и формы, которые рабочие листы просят помимо нейтрального атома.
Водород и гелий
Первый период: модель атома Бора с одним слоем. Водород-1 — это 1 протон, 0 нейтронов и 1 электрон, единственный распространённый атом без нейтрона. Гелий-4 заполняет этот слой двумя электронами.
От лития до неона: куда ставить точки второго слоя
В учебных материалах встречаются два соглашения. Во многих американских 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. Британские курсы (и Королевское химическое общество) с самого начала группируют электроны парами, что прямо переходит в схемы «точка — крестик». Верны оба варианта; назовите свой в запросе, и модель атома Бора будет нарисована по нему.
От натрия до аргона
Третий период повторяет второй на один слой дальше от ядра: натрий (2, 8, 1) — это литий (2, 1), внутрь которого вставлен заполненный слой из 8 электронов. Проверьте аргон: его распространённый изотоп — аргон-40, поэтому нейтронов у него 22, на четыре больше, чем протонов.
Калий и кальций
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). На модели атома Бора для K или Ca ставьте на третье кольцо 8 электронов, а не 9 или 10.
Модель атома Бора для иона
Ядро то же, число электронов другое. Mg²⁺ — 2, 8; O²⁻ (8 p, 8 n) и F⁻ (9 p, 10 n) тоже 2, 8, как у неона; Ca²⁺ — 2, 8, 8. Ионы натрия и хлора разобраны в FAQ ниже.
Модель Резерфорда — Бора (ядро и изотопы)
Модель атома 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.
Модель атома Бора после кальция: железо, медь, цинк, серебро и золото
Начиная со скандия третий слой достраивается до предела в 18 электронов, поэтому закономерность 2, 8, 8 прекращается. Слои здесь считаются по главному квантовому числу n — так их рисует модель атома Бора. Частая ошибка — железо как 2, 8, 8, 8: шесть 3d-электронов относятся к третьему слою, поэтому правильно 2, 8, 14, 2.
Железо-56: модель атома Бора
протонов: 26 · нейтронов: 30
2, 8, 14, 2
Четыре слоя. На третьем 14: 8 s- и p-электронов плюс шесть 3d. Два внешних 4s-электрона железо теряет, превращаясь в Fe²⁺ (2, 8, 14); Fe³⁺ теряет ещё и один 3d-электрон, 2, 8, 13.
Медь-63: модель атома Бора
протонов: 29 · нейтронов: 34
2, 8, 18, 1
Не 2, 8, 17, 2: медь переводит электрон с 4s на 3d, потому что заполненный d-подуровень устойчивее, и у неё остаётся один внешний электрон, 2, 8, 18, 1.
Цинк-64: модель атома Бора
протонов: 30 · нейтронов: 34
2, 8, 18, 2
Третий слой заполнен до 18, и снаружи два электрона. Цинк образует только Zn²⁺, который рисуют как 2, 8, 18.
Серебро-107: модель атома Бора
протонов: 47 · нейтронов: 60
2, 8, 18, 18, 1
Пять слоёв, та же картина, что у меди, на период ниже: заполненный d-набор четвёртого слоя и один внешний электрон, 2, 8, 18, 18, 1.
Золото-197: модель атома Бора
протонов: 79 · нейтронов: 118
2, 8, 18, 32, 18, 1
Шесть слоёв; на четвёртом 32, максимум 2n², его заполняют 4f-электроны. Семьдесят девять точек теснятся на кольцах, поэтому запрос «Попробовать» просит генератор модели атома Бора ещё и подписать число электронов у каждого слоя.
Модель атома Бора для водорода: уровни энергии, радиус орбиты и спектральные линии
Бор построил свою модель для водорода, и это единственный атом, который модель описывает точно. Простая модель атома Бора для водорода — один протон и один электрон на первом слое; в курсах физики вместо неё просят уровни энергии с переходами, которые дают его спектральные линии.
Три постулата Бора (1913)
- 1
Электрон движется по фиксированным круговым орбитам, не излучая. Каждая разрешённая орбита, стационарное состояние, имеет определённую энергию.
- 2
Разрешены только орбиты, момент импульса на которых кратен h/2π: mvr = nh/2π, где n = 1, 2, 3… — номер слоя.
- 3
Свет испускается или поглощается только при переходе электрона между орбитами, одним фотоном, уносящим разность энергий, ΔE = hf.
Энергия уровня n
Eₙ = −13.6 эВ / n²−13.6 эВ при n = 1, −3.40 при n = 2, −1.51 при n = 3 и стремится к 0 с ростом n, где электрон становится свободным.
Радиус орбиты n
rₙ = 0.0529 нм × n²Боровский радиус, 0.0529 нм, при n = 1; вторая орбита в четыре раза шире, третья — в девять.
Длина волны перехода
1/λ = R(1/n₁² − 1/n₂²)Формула Ридберга, где R = 1.097 × 10⁷ м⁻¹, n₁ — нижний уровень, n₂ — верхний.
Разобранный пример, переход с n = 3 на n = 2: ΔE = −1.51 − (−3.40) = 1.89 эВ, и λ = 1240 эВ·нм ÷ 1.89 эВ = 656 нм — красная линия серии Бальмера. На модели атома Бора с кольцами тот же переход изображается стрелкой с третьей окружности на вторую.
Как работает генератор модели Бора?
Назовите элемент для модели атома Бора
Укажите элемент или изотоп и нужную подробность: атом со всеми подписями, простая схема для младших классов, ион или несколько элементов рядом. Достаточно одной фразы — или нажмите на элемент в таблице выше.
Выберите стиль
По умолчанию модель атома Бора — чистая плоская схема в стиле учебника: белый фон, концентрические слои, подписи на прямых выносных линиях. Можно применить акварель, тушь, 3D и другие стили.
Доработайте и экспортируйте
Модель атома Бора откроется в рабочей области: перерисовывайте фрагменты, редактируйте подписи прямо на холсте, повышайте разрешение и экспортируйте в высоком качестве.
Модель Бора, модель Резерфорда, формула Льюиса и квантово-механическая модель
Модель Резерфорда (1911) открыла ядро, но не указала, где находятся электроны; модель Бора (1913) поместила их на фиксированные слои с определённой энергией; формула Льюиса оставляет только внешние электроны; квантово-механическая модель заменяет орбиты орбиталями. Модель атома Бора — та, что показывает каждый электрон слой за слоем.
| Модель Резерфорда (1911) | Модель Бора (1913) | Формула Льюиса | Квантово-механическая модель | |
|---|---|---|---|---|
| Ядро | Маленькое, плотное, положительное | Протоны и нейтроны подсчитаны | Не рисуется, только символ | Маленькое, плотное, положительное |
| Электроны | Где-то вокруг ядра, без определённых траекторий | На фиксированных круговых орбитах, n = 1, 2, 3… | Только валентные, в виде точек | На орбиталях — облаках вероятности без определённой траектории |
| Уровни энергии | Нет | Квантованные слои по 2, 8, 8… | Не показаны | Слои, разделённые на подуровни s, p, d и f |
| Что объясняет | Рассеяние на золотой фольге | Линейчатый спектр водорода; число электронов на слое | Связи и неподелённые пары | Спектры, химическую связь, магнетизм, периодическую таблицу |
| Что не может объяснить | Почему электроны не падают по спирали на ядро | Атомы с несколькими электронами; формы орбиталей | Где находятся внутренние электроны | На школьном уровне — ничего |
| Для чего рисовать | История представлений об атоме | Подсчёт протонов, нейтронов и электронов по слоям | Молекулы и связи | Электронные конфигурации, орбитальные диаграммы |
Используйте модель атома Бора для того, что она показывает верно: электроны по слоям и валентные электроны. Для форм орбиталей или подуровней нарисуйте орбитальную диаграмму, для связей в молекуле — структуру Льюиса.
Диаграммы Бора для соединений: ионная и ковалентная связь
Диаграмма Бора для соединения рисует слои каждого атома и показывает, куда уходят внешние электроны: переходят от одного атома к другому при ионной связи и обобществляются там, где перекрываются два слоя, при ковалентной. В большинстве курсов электроны одного атома обозначают точками, а другого крестиками — это соглашение «точка — крестик».
Ионная связь: хлорид натрия
Нарисуйте оба атома в виде моделей атома Бора, затем стрелку, которая переносит единственный внешний электрон натрия на внешний слой хлора. Натрий становится Na⁺ (2, 8), хлор — Cl⁻ (2, 8, 8), каждый в квадратных скобках со своим зарядом. Оксид магния устроен так же, но с двумя электронами: Mg (2, 8, 2) отдаёт оба O (2, 6), и получаются Mg²⁺ и O²⁻, оба 2, 8.
Ковалентная связь: вода
На модели атома Бора для ковалентной связи наложите внешние слои друг на друга и поставьте каждую общую пару в зону перекрытия. Кислород (2, 6) делит по одной паре с каждым водородом, поэтому на его внешнем слое 8 электронов — две общие пары и две неподелённые, а у каждого водорода по 2. Метан рисуют так же: углерод (2, 4) в центре делит по паре с каждым из четырёх водородов.
Диаграмма Бора показывает внутренние слои, которые схема «точка — крестик» или структура Льюиса опускают; для молекул больше чем из нескольких атомов они ничего не добавляют, и структура Льюиса будет лучшим рисунком.
Объёмная модель атома Бора для школьного проекта
Объёмная модель атома Бора — физическая версия схемы: шарик-ядро, кольца из проволоки или синельной проволоки для слоёв и бусины для электронов. Модель атома Бора на бумаге — это план, по которому вы собираете, и при оценке проекта обычно сверяют с ней все числа.
- 1
Выберите элемент и его изотоп
Возьмите протоны, нейтроны и электроны по слоям из таблицы выше. Углерод (6 p, 6 n, 2, 4) и кислород (8 p, 8 n, 2, 6) достаточно малы, чтобы их собрать, и всё равно требуют двух колец.
- 2
Подберите три цвета
Шарики из пенопласта или бусины двух цветов одного размера для протонов и нейтронов и бусины поменьше третьего цвета для электронов, чтобы проверяющий различал их с первого взгляда.
- 3
Соберите ядро, затем кольца
Склейте протоны и нейтроны в один комок. Согните проволоку, синельную проволоку или пяльцы в кольца, по одному на слой, с равными промежутками, и нанижите электроны туда, где их ставит модель атома Бора: 2 на первое, остальные на второе.
- 4
Распечатайте схему как легенду
Сгенерируйте тот же элемент в виде подписанной модели атома Бора и распечатайте её рядом с моделью как легенду; по этой же схеме вы сверяете каждое число перед склейкой.
Что обычно оценивают в проекте
- Правильное число протонов, нейтронов и электронов для выбранного изотопа
- Протоны и нейтроны заметно различаются, и есть легенда, где сказано, что есть что
- Электроны на правильных слоях: 2 на первом и не больше 8 на следующем
- Название элемента, символ, порядковый номер и массовое число на подписи
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.
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. Именно это генератор модели атома Бора рисует по умолчанию; попросите меньше подписей, и будут нарисованы только они.
Что такое модель Резерфорда — Бора?
Диаграмма Бора — Резерфорда — это модель атома Бора с расписанным ядром: число протонов (p⁺) и нейтронов (n⁰) внутри него и электроны на слоях вокруг. Это название распространено в канадских школьных курсах естествознания. Попросите схему под этим названием, и ядро будет подписано именно так.
Сколько электронов на каждом слое в модели атома Бора?
2 на первом слое, 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. Укажите числа в запросе, и генератор модели атома Бора поставит на каждое кольцо ровно столько электронов.
Диаграмма Бора и модель Бора — это одно и то же?
Да. Модель Бора, диаграмма Бора и модель атома Бора называют один и тот же рисунок: ядро и электроны на пронумерованных слоях вокруг него. В российских учебниках его же называют схемой строения атома, а в канадских курсах вариант с подписанным составом ядра часто называют диаграммой Бора — Резерфорда. Любое из этих названий подойдёт как запрос в этом генераторе модели атома Бора.
Как найти число нейтронов для модели атома Бора?
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, а плитка в ней загружает полный запрос модели атома Бора с уже вписанными нейтронами.
Как нарисовать модель атома 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. Назовите ион, например Na⁺ или O²⁻, и генератор модели атома Бора нарисует его именно так.
Чем модель Бора отличается от формулы Льюиса?
Модель атома Бора показывает все слои и все электроны; формула Льюиса — только валентные электроны точками вокруг символа элемента. Натрий рисуется как 2, 8, 1 со всеми тремя слоями, а в записи Льюиса — как Na с одной точкой. Для целых молекул генератор структур Льюиса на этом сайте рисует связи и неподелённые пары.
Как найти валентные электроны на модели атома Бора?
Посчитайте электроны на внешнем слое. У натрия (2, 8, 1) — 1, у углерода (2, 4) — 4, у хлора (2, 8, 7) — 7. Для первых 20 элементов это совпадает с группой: у групп 1 и 2 — 1 и 2, у групп с 13-й по 18-ю — номер группы минус 10, у гелия — 2. Попросите выделить валентные электроны, и генератор модели атома Бора отметит внешний слой.
Каковы ограничения модели Бора?
Она точно описывает водород и лишь приближённо — все остальные атомы. Фиксированные орбиты не предсказывают спектры атомов с несколькими электронами, не объясняют расщепления спектральных линий в магнитном поле, не дают форм орбиталей и противоречат принципу неопределённости. Модель атома Бора остаётся в учебниках, потому что числа электронов на её слоях по-прежнему верны.
Можно ли сделать простую модель атома Бора для младших школьников?
Да. Попросите генератор модели атома Бора сделать простой вариант, и схема сведётся к главному: ядро с числами и электроны на каждом слое, не больше пяти подписей. Простой атом углерода среди примеров — как раз такой.
Продолжить изучение
Другие наши инструменты для схем и руководства к ним.
Нарисуйте модель атома Бора
Назовите элемент и примерно за минуту получите подписанную модель атома Бора, готовую к печати.
Начать