انرژی بستگی الكترون

همانطور كه گفته شد انرژی الكترون در مداری به فاصله r از هسته اتم برابر  مقدار زیر است.

هنگامی كه شعاع مدار (r) زیاد شود انرژی الكترون ( E زیاد می‌شود) (دقت كنید كه انرژی كل الكترون منفی است، پس اگر انرژی آن به سمت صفر نزدیك شود، انرژی آن افزایش یافته است) توجّه كنید كه انرژی الكترون وقتی از قید هسته رها شده است را برابر صفر می‌گیریم. بنابراین در مدارهای پایین‌تر انرژی الكترون منفی خواهد بود. به همین علت در فرمول انرژی (رابطه بالا) یك منفی وجود دارد. 

در اتم هیدروژن انرژی پایه برابر با E_R = -13/6eV است، از طرفی طبق مطلب بالا انرژی در حالتی كه الكترون از قید هسته رها شده برابر صفر است، پس تغییر انرژی برای الكترون اتم هیدروژن وقتی می‌خواهد از قید اتم رها شود برابر مقدار زیر است:

بنابراین موج الكترومغناطیس (فوتون) فرودی روی اتم هیدروژن باید به همین اندازه انرژی داشته باشد تا بتواند الكترون اتم هیدروژن را از قید اتم آن خلاص كند. به این انرژی، انرژی بستگی الكترون در تراز اول اتم هیدروژن گفته می‌شود.

در ترازهای دیگر، انرژی بستگی الكترون تغییر می‌كند یعنی اگر الكترون اتم در مدار دوم باشد انرژی بستگی آن كمتر خواهد بود، پس به انرژی كمتری برای (آزاد كردن) الكترون از قید هسته اتم نیاز است.

برای درک بهتر به مسئله زیر خوب دقت کنید:

رابطه انرژی برای اتم هیدروژن (كه دارای بار مثبت e+ در هسته می‌باشد) به ‌صورت زیر به دست آمد.

جواب:

در نتیجه داریم:

الگوی اتمی بور هیچ گونه اطلاعی از تعداد فوتون‌هایی كه با یك بسامد خاص گسیل می‌شوند را، نمی‌دهد همچنین این الگو برای اتم‌هایی كه بیش از یك الكترون دارند توضیحی نمی‌دهد.

در مكانیك كوانتومی بر پایه بحث‌های انجام گرفته و آزمایش‌های دیگر همانند شكل زیر الگوی ابر الكترونی ارایه شده است كه در آن برای الكترون‌ها حالت‌های كوانتومی خاص را در نظر می‌گیرد كه در درس شیمی آن را به‌ طور مفصل می‌بینید.

برای حسن ختام توجّه شما را به فیلم زیر جلب می‌نماییم.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم:‌ مریم فروزان کیا