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Bohrsches Atommodell/ Postulate

In diesem Video wird das Bohrsche Atommodell und die damit verbundenen Bohrschen Postulate erklärt. Niels Bohr entwickelte dieses Modell im Jahr 1913 als Weiterentwicklung des Rutherford-Modells. Es beschreibt das Atom als einen positiv geladenen Kern, um den Elektronen auf festen, kreisförmigen Bahnen ähnlich wie die Planeten um die Sonne kreisen. Während bei der Erde die Gravitationskraft als Zentripetalkraft wirkt, hält im Atom die Coulombkraft das Elektron auf seiner Bahn. Allerdings stellte man bereits damals fest, dass die ständige Richtungsänderung der Elektronen eine beschleunigte Bewegung darstellt, die eigentlich zu einem Energieverlust durch Strahlung führen müsste. Dies würde das Elektron nach und nach in den Kern stürzen lassen – ein Phänomen, das in der Realität jedoch nicht beobachtet wird. Bohr konnte dies zwar nicht vollständig erklären, stellte aber ein entscheidendes Postulat auf: Ein Elektron kann nur bestimmte, diskrete Energieniveaus einnehmen. Bohr postulierte, dass der Bahndrehimpuls eines Elektrons, also das Produkt aus Masse, Geschwindigkeit und Abstand zum Kern, ein ganzzahliges Vielfaches des Planckschen Wirkungsquantums h geteilt durch 2π sein muss. Dies bedeutet, dass nur bestimmte Bahnen und Geschwindigkeiten erlaubt sind. So beträgt der Bahndrehimpuls des Elektrons auf der ersten Schale 1,05×10−34 Joule-Sekunden, auf der zweiten Schale 2,11×10−34 Joule-Sekunden und auf der dritten Schale 3,16×10−34 Joule-Sekunden. Der Raum zwischen diesen Bahnen ist für das Elektron „verboten“. Bohr stellte ein weiteres wichtiges Postulat auf: Ein Elektron kann zwischen diesen diskreten Bahnen wechseln. Nimmt es dabei ein Photon mit einer bestimmten Energie auf, springt es auf eine höhere Schale. Umgekehrt wird Energie in Form von Licht abgegeben, wenn ein Elektron von einer äußeren auf eine innere Bahn zurückfällt. Die Energie und Frequenz des ausgesandten Photons hängen von der Differenz der Energieniveaus ab. Diese Energie lässt sich berechnen als das Produkt aus dem Planckschen Wirkungsquantum h und der Frequenz fff. Setzt man für die Frequenz fff die Lichtgeschwindigkeit ccc durch die Wellenlänge lambda ein, kann man auch die Wellenlänge des abgestrahlten Photons bestimmen. Obwohl das Bohrsche Atommodell als eine wichtige Zwischenstation auf dem Weg zur modernen Quantenmechanik gilt, ist es aus heutiger Sicht nicht mehr vollständig korrekt. Besonders die Vorstellung der Elektronenbahnen wird in der Quantenmechanik kritisch hinterfragt, da sie den Wellencharakter der Elektronen vernachlässigt. Auch die Bohrschen Postulate bieten in einigen Punkten keine hinreichende theoretische Begründung.