Постулаты Бора. 
Строение атома и химическая связь

Выход из создавшегося положения был найден в 1913 году датским физиком Нильсом Бором, который предложил свою теорию строения атома. Он не отбрасывал полностью прежние представления о планетарном строении атома, но для объяснения устойчивости такой системы сделал предположение, что законы классической физики не всегда применимы для описания таких систем, как атомы. Бор сформулировал два постулата:

Первый постулат Бора. Электроны могут вращаться вокруг ядра по строго определенным стационарным орбитам, при этом они не излучают и не поглощают энергию.

Второй постулат Бора. При переходе с одной орбиты на другую электрон поглощает или испускает квант энергии.

Бор предположил, что момент импульса электрона в атоме может принимать дискретные значения, которые равны только целому числу квантов действия (h/2?), что математически можно записать так:

m· v·r = n· h/2·? (1).

где m — масса электрона;

v — линейная скорость его вращения;

r — радиус орбиты;

n — главное квантовое число;

h — постоянная Планка (6,625?10−34 Дж/с).

Главное квантовое число n может принимать целочисленные значения от 1 до бесконечности.

Уравнение (1) представляет собой математическое выражение первого постулата Бора. Энергия электрона на соответствующей орбите будет определяться следующим выражением:

E = -2 ?2 · m·e4/n2 · h2 (2).

В этом уравнении, все величины, кроме n, являются константами.

Таким образом, энергия электрона в атоме определяется значением главного квантового числа n.

Используя приведенные выше уравнения, Бор сумел рассчитать линейчатый спектр излучения атома водорода. Расчеты Бора оказались в полном согласии с результатами, которые получены экспериментально.

Позже, при детальном изучении спектральных линий оказалось, что некоторые из них представляют собой не одну, а несколько близко расположенных линий. Это говорило о том, что существуют орбиты, на которых электроны имеют близкие значения энергий. Тогда Зоммерфельд предположил, что электроны могут вращаться не только по круговым, но и по эллиптическим орбитам.

Однако теория Бора также имела недостатки. С ее позиций нельзя описать поведение атома водорода в магнитном поле; не удалось объяснить и образование молекулы водорода. Возникли трудности принципиального характера при попытке описать состояние электронов в многоэлектронных атомах.

Эти трудности удалось преодолеть позже с позиций новой теории — теории волновой или квантовой механики. Законы, которые описывают явления, происходящие в микромире, существенно отличаются от законов, описывающих поведение макротел. Квантовое число n, которое было искусственно введено в теории Бора, с точки зрения квантовой теории оказалось неизбежным следствием более общих законов.