Niels Bohr: jeugd en opvoeding
Je weet waarschijnlijk wel dat alle materie bestaat uit heel, heel kleine deeltjes die atomen worden genoemd, maar heb je je ooit afgevraagd hoe een atoom precies werkt en hoe de binnenkant van een atoom eruitziet? Zo’n honderd jaar geleden vroeg een jonge Deense wetenschapper, Niels Bohr, zich hetzelfde af. Zijn nieuwsgierigheid en onderzoek leidden hem ertoe een nieuw model van het atoom te ontwikkelen, dat vandaag bekend staat als het Bohr-model. Maar voordat we meer te weten komen over zijn werk en zijn prestaties, moeten we eerst Niels Bohr leren kennen.
In oktober 1885 in Kopenhagen, Denemarken, verwelkomden Christian en Ellen Bohr een nieuwe baby in hun gezin en noemden hem Niels. Hij had al een oudere zus, Jenny, en een paar jaar later kwam er ook een broer, Harald, bij het gezin. In 1903, toen hij 18 jaar oud was, schreef Neils Bohr zich in als bachelorstudent aan de Universiteit van Kopenhagen, met als hoofdvak natuurkunde. Twee jaar later voegde zijn broer Harald zich bij hem. De twee broers Bohr waren altijd erg hecht en werden beiden invloedrijke professoren aan de Universiteit van Kopenhagen; Neils op het gebied van de natuurkunde en Harald op het gebied van de wiskunde.
In 1911 voltooide Bohr zijn opleiding aan de Universiteit van Kopenhagen toen hij een doctoraat in de natuurkunde (Ph.D.) kreeg voor zijn werk over het gedrag van elektronen in een metaal. Slechts een jaar later trouwde hij met Margrethe Norlund en zij kregen in totaal 6 kinderen, waaronder een zoon, Aage, die uiteindelijk een Nobelprijs voor natuurkunde zou winnen, net als zijn vader!
Na zijn promotie doceerde Bohr enkele jaren aan de Universiteit van Victoria, maar in 1916 keerde hij terug naar de Universiteit van Kopenhagen en het zou niet lang duren voordat hij een aantal belangrijke bijdragen leverde aan ons begrip van het atoom.
Bohr-model van het atoom
Niels Bohr was geïnteresseerd in wat er zich binnenin een atoom afspeelde. Atomen zijn zo klein dat het onmogelijk was om erin te kijken, zeker in het begin van de 20e eeuw. Om erachter te komen wat er binnenin het atoom gebeurde, moest hij bestuderen hoe atomen zich gedroegen en vervolgens met een model komen dat verklaarde wat er gebeurde. In de wetenschap is een wetenschappelijk model een idee over hoe de natuur werkt dat kan worden getest en gebruikt om veel waargenomen verschijnselen te verklaren.
Bohr bestudeerde de atoommodellen die al door wetenschappers werden gebruikt en verbeterde deze met een nieuw model dat beter verklaarde hoe atomen eigenlijk werkten. Zijn nieuwe model is naar hem vernoemd en wordt het Bohr-model van het atoom genoemd. In het Bohr-model worden positief geladen protonen en neutrale neutronen stevig vastgehouden in de kern, of het centrum, van het atoom. Negatief geladen elektronen bewegen rond de kern in gedefinieerde banen.
Volgens het Bohr-model bewegen elektronen in vastgestelde banen rond de kern, die schillen worden genoemd. Sommige elektronenschillen vereisen dat de elektronen meer energie hebben dan andere, dus als een elektron wat energie absorbeert, kan het naar een schil met meer energie gaan. Als het de andere kant op beweegt, van een hoge energiebaan naar een lage energiebaan, zendt het een klein energiepakketje uit, een quantum genaamd.
Dit model verklaarde het gedrag van atomen heel goed. Het verklaarde in het bijzonder waarom sommige elementen de neiging vertoonden gemakkelijker chemische bindingen aan te gaan dan andere. Bohr zei dat atomen het meest stabiel zijn als de buitenste elektronenbanen vol zijn. In de meeste atomen betekent dit dat ze acht elektronen hebben. Elementen waarvan de atomen al een volle buitenste elektronenschil hebben, zijn zeer stabiel en vormen niet gemakkelijk bindingen met andere atomen. Voorbeelden van dit soort atomen zijn de edelgassen, zoals neon en argon. Als atomen nog geen acht atomen in hun buitenste elektronenschil hebben, hebben ze de neiging zich te binden met andere atomen om de buitenste schil te vervolledigen en stabieler te zijn. Dit soort atomen bestaan zelden alleen, maar zijn bijna altijd gebonden aan andere om een volledige buitenste elektronenschil te behouden.
Awards and Legacy
In 1922 kreeg Niels Bohr de Nobelprijs voor de natuurkunde voor zijn werk om ons begrip van de atoomstructuur te bevorderen. Hoewel hij vooral bekend is geworden door de ontwikkeling van het Bohr-model van het atoom, heeft hij tijdens zijn leven ook veel andere dingen bereikt. Hij besteedde vele jaren aan het bestuderen van de atoomkern en hoe deze kon worden gesplitst om energie vrij te maken. Zijn onderzoek werd gebruikt bij de ontwikkeling van atoomwapens en kernenergie, en een groot deel van zijn latere leven besteedde hij aan het bevorderen van de vreedzame ontwikkeling van kernenergie en het aanpakken van problemen die waren ontstaan door de ontwikkeling van atoomwapens tijdens de Tweede Wereldoorlog. Als erkenning voor zijn inspanningen voor een verantwoord gebruik van atoomenergie werd Niels Bohr in 1957 onderscheiden met de Atoms for Peace Award.