Qui a proposé le module tablette de la structure de l'atome. Modèle planétaire de l'atome

modèle planétaire atome

Modèle planétaire d'un atome : noyau (rouge) et électrons (vert)

Modèle planétaire de l'atome, ou Modèle Rutherford, - modèle historique de la structure de l'atome, proposé par Ernest Rutherford à la suite d'une expérience de diffusion de particules alpha. Selon ce modèle, l'atome est constitué d'un petit noyau chargé positivement, dans lequel presque toute la masse de l'atome est concentrée, autour duquel les électrons se déplacent, tout comme les planètes se déplacent autour du soleil. Le modèle planétaire de l'atome correspond aux idées modernes sur la structure de l'atome, en tenant compte du fait que le mouvement des électrons est de nature quantique et n'est pas décrit par les lois de la mécanique classique. Historiquement, le modèle planétaire de Rutherford a succédé au "modèle de pudding aux prunes" de Joseph John Thomson, qui postule que des électrons chargés négativement sont placés à l'intérieur d'un atome chargé positivement.

Rutherford a proposé un nouveau modèle pour la structure de l'atome en 1911 comme conclusion d'une expérience sur la diffusion de particules alpha sur une feuille d'or, réalisée sous sa direction. Avec cette dispersion, de façon inattendue un grand nombre de les particules alpha ont été diffusées à de grands angles, ce qui indique que le centre de diffusion a petite taille et il contient une importante charge électrique. Les calculs de Rutherford ont montré qu'un centre de diffusion, chargé positivement ou négativement, doit être au moins 3000 fois taille plus petite un atome, qui à cette époque était déjà connu et estimé à environ 10 -10 M. Puisqu'à cette époque les électrons étaient déjà connus et que leur masse et leur charge étaient déterminées, le centre de diffusion, qui fut plus tard appelé le noyau, doit avaient une charge opposée aux électrons. Rutherford n'a pas lié le montant de la charge au numéro atomique. Cette conclusion a été faite plus tard. Et Rutherford lui-même a suggéré que la charge est proportionnelle à la masse atomique.

L'inconvénient du modèle planétaire était son incompatibilité avec les lois de la physique classique. Si les électrons se déplacent autour du noyau comme une planète autour du Soleil, alors leur mouvement est accéléré et, par conséquent, selon les lois de l'électrodynamique classique, ils auraient dû rayonner ondes électromagnétiques, perdre de l'énergie et tomber sur le tronc. L'étape suivante dans le développement du modèle planétaire fut le modèle de Bohr, postulant d'autres lois, différentes des lois classiques, du mouvement des électrons. Complètement les contradictions de l'électrodynamique ont pu résoudre la mécanique quantique.

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• Planétarium Eise Eisingi
• fantasme planétaire

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modèle planétaire de l'atome- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys : angl. modèle d'atome planétaire vok. Planetenmodell des Atoms, n rus. modèle planétaire de l'atome, f pranc. modele planétaires de l'atome, m … Fizikos terminų žodynas

Modèle de Bohr de l'atome- Modèle de Bohr d'un atome de type hydrogène (charge du noyau Z), où un électron chargé négativement est enfermé dans coquille atomique, entourant un petit noyau atomique chargé positivement ... Wikipedia

Modèle (en science)- Modèle (français modèle, italien modello, du latin module mesure, mesure, échantillon, norme), 1) un échantillon qui sert de standard (standard) pour la reproduction en série ou en masse (M. voiture, M. vêtements, etc. . ), ainsi que le type, la marque de tout ... ...

Modèle- I Model (Modèle) Walter (24 janvier 1891, Gentin, Prusse orientale, 21 avril 1945, près de Duisburg), maréchal général allemand nazi (1944). Dans l'armée depuis 1909, participe à la 1ère guerre mondiale de 1914 18. A partir de novembre 1940 il commande le 3ème char... ... Grande Encyclopédie soviétique

STRUCTURE DE L'ATOME- (voir) construit à partir de particules élémentaires trois types (voir), (voir) et (voir), formant un système stable. Le proton et le neutron font partie de l'atome (voir), les électrons forment une couche d'électrons. Les forces agissent dans le noyau (voir), grâce à quoi ... ... Grande Encyclopédie Polytechnique

Atome- Ce terme a d'autres significations, voir Atome (significations). Atome d'hélium Atome (d'un autre grec ... Wikipedia

Ernest Rutherford- (1871 1937), physicien anglais, l'un des créateurs de la théorie de la radioactivité et de la structure de l'atome, fondateur école scientifique, membre correspondant étranger de l'Académie russe des sciences (1922) et membre honoraire de l'Académie des sciences de l'URSS (1925). Né en Nouvelle-Zélande, après avoir obtenu son diplôme de ... ... Dictionnaire encyclopédique

Άτομο

corpuscule- Atome d'hélium Atome (un autre grec ἄτομος indivisible) la plus petite partie élément chimique, qui est le porteur de ses propriétés. Un atome est composé de noyau atomique et le nuage d'électrons environnant. Le noyau d'un atome est constitué de protons chargés positivement et ... ... Wikipedia

corpuscules- Atome d'hélium L'atome (un autre ἄτομος grec indivisible) est la plus petite partie d'un élément chimique, qui est le porteur de ses propriétés. Un atome est constitué d'un noyau atomique et d'un nuage d'électrons qui l'entoure. Le noyau d'un atome est constitué de protons chargés positivement et ... ... Wikipedia

Livres

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Conférence: Modèle planétaire de l'atome

La structure de l'atome

Le moyen le plus précis de déterminer la structure d'une substance est l'analyse spectrale. Le rayonnement de chaque atome d'un élément est exclusivement individuel. Cependant, avant de comprendre comment se produit l'analyse spectrale, découvrons quelle est la structure d'un atome de n'importe quel élément.

La première hypothèse sur la structure de l'atome a été présentée par J. Thomson. Ce scientifique longue durée atomes étudiés. De plus, c'est à lui qu'appartient la découverte de l'électron - pour laquelle il a reçu prix Nobel. Le modèle proposé par Thomson n'avait rien à voir avec la réalité, mais constituait une incitation suffisamment forte pour que Rutherford étudie la structure de l'atome. Le modèle proposé par Thomson s'appelait "raisin pudding".

Thomson pensait que l'atome était une boule solide avec une charge électrique négative. Pour compenser cela, des électrons sont dispersés dans la balle, comme des raisins secs. En somme, la charge des électrons coïncide avec la charge du noyau entier, ce qui rend l'atome neutre.

Au cours de l'étude de la structure de l'atome, il a été constaté que tous les atomes de solides s'engager mouvements oscillatoires. Et, comme vous le savez, toute particule en mouvement émet des ondes. C'est pourquoi chaque atome a son propre spectre. Cependant, ces déclarations ne correspondaient en aucune façon au modèle Thomson.

L'expérience de Rutherford

Pour confirmer ou réfuter le modèle de Thomson, Rutherford a proposé une expérience qui a abouti au bombardement d'un atome d'un élément par des particules alpha. À la suite de cette expérience, il était important de voir comment la particule se comporterait.

Des particules alpha ont été découvertes à la suite de la désintégration radioactive du radium. Leurs flux étaient des rayons alpha, dont chaque particule avait une charge positive. À la suite de nombreuses études, il a été déterminé que la particule alpha est comme un atome d'hélium, dans lequel il n'y a pas d'électrons. En utilisant les connaissances actuelles, nous savons que la particule alpha est le noyau de l'hélium, alors que Rutherford croyait qu'il s'agissait d'ions d'hélium.

Chaque particule alpha avait une énergie énorme, grâce à laquelle elle pouvait voler vers les atomes en question avec grande vitesse. Par conséquent, le résultat principal de l'expérience était de déterminer l'angle de déviation des particules.

Pour l'expérience, Rutherford a utilisé une fine feuille d'or. Il a dirigé des particules alpha à grande vitesse vers lui. Il a supposé qu'à la suite de cette expérience, toutes les particules voleraient à travers la feuille, et avec de petites déviations. Cependant, afin de le savoir avec certitude, il a demandé à ses étudiants de vérifier s'il y avait de grandes déviations dans ces particules.

Le résultat de l'expérience a surpris absolument tout le monde, car de nombreuses particules ont non seulement dévié d'un angle suffisamment grand - certains angles de déviation ont atteint plus de 90 degrés.

Ces résultats ont surpris absolument tout le monde, Rutherford a déclaré qu'il avait l'impression qu'un morceau de papier était placé sur la trajectoire des projectiles, ce qui ne permettait pas à la particule alpha de pénétrer à l'intérieur, à la suite de quoi elle revenait en arrière.

Si l'atome était vraiment solide, alors il faudrait qu'il ait champ électrique, ce qui a ralenti la particule. Cependant, la force du terrain n'a pas suffi à l'arrêter complètement, et encore moins à la repousser. Cela signifie que le modèle de Thomson a été réfuté. Alors Rutherford a commencé à travailler sur un nouveau modèle.

Modèle Rutherford

Pour obtenir ce résultat de l'expérience, il est nécessaire de concentrer la charge positive en une plus petite quantité, ce qui entraîne un champ électrique plus important. Selon la formule du potentiel de champ, on peut déterminer taille requise une particule positive qui pourrait repousser une particule alpha dans la direction opposée. Son rayon doit être de l'ordre du maximum 10 -15 mètres. C'est pourquoi Rutherford a proposé le modèle planétaire de l'atome.

Ce modèle est nommé ainsi pour une raison. Le fait est qu'à l'intérieur de l'atome se trouve un noyau chargé positivement, semblable au Soleil dans le système solaire. Les électrons tournent autour du noyau comme des planètes. Le système solaire est organisé de telle manière que les planètes sont attirées vers le Soleil à l'aide de forces gravitationnelles, cependant, ils ne tombent pas à la surface du Soleil en raison de la vitesse disponible qui les maintient sur leur orbite. La même chose se produit avec les électrons - les forces de Coulomb attirent les électrons vers le noyau, mais en raison de la rotation, ils ne tombent pas à la surface du noyau.

Une hypothèse de Thomson s'est avérée absolument correcte - la charge totale des électrons correspond à la charge du noyau. Cependant, à la suite d'une forte interaction, les électrons peuvent être chassés de leur orbite, à la suite de quoi la charge n'est pas compensée et l'atome se transforme en un ion chargé positivement.

Une information très importante concernant la structure de l'atome est que presque toute la masse de l'atome est concentrée dans le noyau. Par exemple, un atome d'hydrogène n'a qu'un seul électron, dont la masse est plus d'un millier et demi de fois inférieure à la masse du noyau.

Les premières informations sur le complexe la structure de l'atome ont été obtenus dans l'étude des processus de passage du courant électrique à travers les liquides. Dans les années trente du XIXème siècle. expériences physicien exceptionnel M. Faraday a été amené à l'idée que l'électricité existe sous forme de charges unitaires séparées.

La découverte de la désintégration spontanée des atomes de certains éléments, appelée radioactivité, était une preuve directe de la complexité de la structure de l'atome. En 1902, les scientifiques anglais Ernest Rutherford et Frederick Soddy ont prouvé que lors de la désintégration radioactive, un atome d'uranium se transforme en deux atomes - un atome de thorium et un atome d'hélium. Cela signifiait que les atomes ne sont pas des particules immuables et indestructibles.

Modèle de Rutherford de l'atome

En étudiant le passage d'un faisceau étroit de particules alpha à travers de fines couches de matière, Rutherford a découvert que la plupart des particules alpha traversaient une feuille métallique composée de plusieurs milliers de couches d'atomes sans s'écarter de la direction d'origine, sans subir de dispersion, comme s'il y avait aucun obstacle sur leur chemin, aucun obstacle. Cependant, certaines particules ont été déviées à de grands angles, ayant subi l'action de forces importantes.

Basé sur les résultats d'expériences pour observer la diffusion des particules alpha dans la matière Rutherford a proposé un modèle planétaire de la structure de l'atome. Selon ce modèle la structure de l'atome est similaire à la structure du système solaire. Au centre de chaque atome se trouve noyau chargé positivement de rayon ≈ 10 -10 m, comme les planètes, elles circulent électrons chargés négativement. Presque toute la masse est concentrée dans le noyau atomique. Les particules alpha peuvent traverser des milliers de couches d'atomes sans se disperser, car la majeure partie de l'espace à l'intérieur des atomes est vide et les collisions avec des électrons légers n'ont presque aucun effet sur le mouvement d'une particule alpha lourde. La diffusion des particules alpha se produit lors de collisions avec des noyaux atomiques.

Le modèle atomique de Rutherford n'a pas réussi à expliquer toutes les propriétés des atomes.

Selon les lois de la physique classique, un atome composé d'un noyau chargé positivement et d'électrons sur des orbites circulaires doit émettre des ondes électromagnétiques. Le rayonnement des ondes électromagnétiques devrait entraîner une diminution de l'énergie potentielle dans le système noyau-électron, une diminution progressive du rayon de l'orbite de l'électron et la chute de l'électron sur le noyau. Cependant, les atomes n'émettent généralement pas d'ondes électromagnétiques, les électrons ne tombent pas sur les noyaux atomiques, c'est-à-dire que les atomes sont stables.

Postulats quantiques de N. Bohr

Expliquer la stabilité des atomes Niels Bohr proposé d'abandonner les idées et les lois classiques habituelles lors de l'explication des propriétés des atomes.

Les propriétés de base des atomes reçoivent une explication qualitative cohérente basée sur l'adoption postulats quantiques de N. Bohr.

1. L'électron ne tourne autour du noyau que sur des orbites circulaires strictement définies (stationnaires).

2. Un système atomique ne peut être que dans certains états stationnaires ou quantiques, dont chacun correspond à une certaine énergie E. Un atome ne rayonne pas d'énergie dans des états stationnaires.

État stationnaire de l'atomeà partir de stock minimum l'énergie s'appelle état principal, tous les autres états sont appelés états excités (quantiques). Dans l'état fondamental, un atome peut être infiniment long, la durée de vie d'un atome dans un état excité dure 10 -9 -10 -7 secondes.

3. L'émission ou l'absorption d'énergie ne se produit que lorsqu'un atome passe d'un état stationnaire à un autre. énergie quantique un rayonnement électromagnétique lors de la transition d'un état stationnaire avec de l'énergie E m dans un état d'énergie Fr est égal à la différence entre les énergies d'un atome dans deux états quantiques :

∆E = E m – E n = hv,

où v est la fréquence de rayonnement, h\u003d 2ph \u003d 6,62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

Modèle quantique de la structure de l'atome

À l'avenir, certaines dispositions de la théorie de N. Bohr ont été complétées et repensées. Le changement le plus significatif a été l'introduction du concept de nuage d'électrons, qui a remplacé le concept d'un électron uniquement en tant que particule. Plus tard, la théorie de Bohr a été remplacée par la théorie quantique, qui prend en compte les propriétés ondulatoires de l'électron et des autres particules élémentaires qui forment l'atome.

base théorie moderne structure de l'atome est un modèle planétaire, complété et amélioré. Selon cette théorie, le noyau d'un atome est constitué de protons (particules chargées positivement) et de neurones (particules non chargées). Et autour du noyau, les électrons (particules chargées négativement) se déplacent selon des trajectoires indéfinies.

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Les modèles historiques1 de l'atome reflètent les niveaux de connaissance correspondant à une certaine période du développement de la science.

La première étape du développement des modèles atomiques a été caractérisée par l'absence de données expérimentales sur sa structure.

Expliquant les phénomènes du microcosme, les scientifiques ont cherché des analogies dans le macrocosme, en s'appuyant sur les lois de la mécanique classique.

J. Dalton, le créateur de l'atomisme chimique (1803), a supposé que les atomes d'un même élément chimique sont les mêmes particules sphériques les plus petites, et donc indivisibles.

Le physicien français Jean Baptiste Perrin (1901) a proposé un modèle qui a en fait anticipé le modèle « planétaire ». Selon ce modèle, un noyau chargé positivement est situé au centre de l'atome, autour duquel des électrons chargés négativement se déplacent sur certaines orbites, comme les planètes autour du Soleil. Le modèle de Perrin n'a pas attiré l'attention des scientifiques, car il ne donnait qu'une caractéristique qualitative, mais pas quantitative, de l'atome (sur la figure 7, cela est illustré par l'écart entre la charge du noyau atomique et le nombre d'électrons ).

En 1902, le physicien anglais William Thomson (Kelvin) a développé l'idée d'un atome en tant que particule sphérique chargée positivement, à l'intérieur de laquelle oscillent des électrons chargés négativement (rayonnent et absorbent de l'énergie). Kelvin a attiré l'attention sur le fait que le nombre d'électrons est égal à la charge positive de la sphère, donc, en général, l'atome n'a pas de charge électrique (Fig. 7).

Un an plus tard, le physicien allemand Philipp Lenard propose un modèle selon lequel l'atome est une sphère creuse, à l'intérieur de laquelle se trouvent des dipôles électriques (dynamides). Le volume occupé par ces dipôles est bien inférieur au volume de la sphère, et la partie principale de l'atome est vide.

Selon les idées du physicien japonais Gontaro (Hantaro) Nagaoka (1904), un noyau chargé positivement est situé au centre de l'atome, et les électrons se déplacent dans l'espace autour du noyau dans des anneaux plats ressemblant aux anneaux de la planète Saturne (ce modèle s'appelait l'atome "de Saturne"). La plupart des scientifiques n'ont pas prêté attention aux idées de Nagaoka, bien qu'elles aient dans une certaine mesure quelque chose en commun avec l'idée moderne de l'orbite atomique.

Aucun des modèles considérés (Fig. 7) n'a expliqué comment les propriétés des éléments chimiques sont liées à la structure de leurs atomes.

Riz. 7. Quelques modèles historiques de l'atome

En 1907, J. J. Thomson a proposé un modèle statique de la structure de l'atome, représentant l'atome comme une particule sphérique chargée d'électricité positive, dans laquelle les électrons chargés négativement sont uniformément répartis ( maquette"pudding", figure 7).

Des calculs mathématiques ont montré que les électrons d'un atome doivent être situés sur des anneaux disposés concentriquement. Thomson a fait très conclusion importante: la raison du changement périodique des propriétés des éléments chimiques est associée aux caractéristiques de la structure électronique de leurs atomes. Grâce à cela, le modèle de l'atome de Thomson a été très apprécié par ses contemporains. Cependant, il n'a pas expliqué certains phénomènes, par exemple la diffusion des particules α lorsqu'elles traversent une plaque métallique.

Sur la base de ses idées sur l'atome, Thomson a dérivé une formule pour calculer la déviation moyenne des particules α, et ce calcul a montré que la probabilité de diffusion de ces particules à de grands angles est proche de zéro. Cependant, il a été prouvé expérimentalement qu'environ une particule alpha sur huit mille tombant sur une feuille d'or est déviée d'un angle supérieur à 90°. Cela contredit le modèle de Thomson, qui supposait des déviations uniquement à de petits angles.

Ernest Rutherford, résumant des données expérimentales, proposa en 1911 un modèle "planétaire" (parfois appelé "nucléaire") de la structure de l'atome, selon lequel 99,9% de la masse de l'atome et sa charge positive sont concentrées dans un très petit noyau, et les électrons chargés négativement, le nombre qui est égal à la charge du noyau, tournent autour de lui, comme les planètes système solaire 1 (fig. 7).

Rutherford, avec ses étudiants, a mis en place des expériences qui ont permis d'étudier la structure de l'atome (Fig. 8). Un flux de particules chargées positivement (particules α) a été dirigé vers la surface d'une fine feuille de métal (or) 2 à partir d'une source de rayonnement radioactif 1. Sur leur chemin, un écran fluorescent 3 a été installé, ce qui a permis d'observer la direction du mouvement ultérieur des particules α.

Riz. 8. L'expérience de Rutherford

Il a été constaté que la plupart des particules α traversaient la feuille, pratiquement sans changer de direction. Seules les particules individuelles (en moyenne une sur dix mille) ont été déviées et ont volé presque dans la direction opposée. Il a été conclu que la majeure partie de la masse de l'atome est concentrée dans le noyau chargé positivement, ce qui explique pourquoi les particules α sont si fortement déviées (Fig. 9).

Riz. 9. Diffusion de particules α par un noyau atomique

Les électrons se déplaçant dans un atome, conformément aux lois de l'électromagnétisme, doivent rayonner de l'énergie et, en la perdant, être attirés par le noyau de charge opposée et, par conséquent, "tomber" dessus. Cela devrait conduire à la disparition de l'atome, mais comme cela ne s'est pas produit, il a été conclu que ce modèle était inadéquat.

Au début du XXe siècle, le physicien allemand Max Planck et le physicien théoricien Albert Einstein ont créé la théorie quantique de la lumière. Selon cette théorie, l'énergie rayonnante, telle que la lumière, est émise et absorbée non pas en continu, mais en portions séparées (quanta). De plus, la valeur du quantum d'énergie n'est pas la même pour les différents rayonnements et est proportionnelle à la fréquence des oscillations de l'onde électromagnétique : E = hν, où h – Constante de Planck égale à 6,6266 10 -34 J s, ν est la fréquence de rayonnement. Cette énergie est transportée par des particules de lumière - photons.

Dans une tentative de combiner artificiellement les lois de la mécanique classique et de la théorie quantique, le physicien danois Niels Bohr a complété en 1913 le modèle de l'atome de Rutherford par deux postulats sur un changement progressif (discret) de l'énergie des électrons dans un atome. Bohr croyait qu'un électron dans un atome d'hydrogène ne peut être situé que sur une surface bien définie. orbites stationnaires, dont les rayons sont liés entre eux par des carrés nombres naturels (1 2: 2 2: 3 2: ... :page 2). Les électrons se déplacent autour du noyau atomique sur des orbites stationnaires. L'atome est dans un état stable, sans absorber ni émettre d'énergie - c'est le premier postulat de Bohr. Selon le deuxième postulat, l'émission d'énergie ne se produit que lorsqu'un électron se déplace vers une orbite plus proche du noyau atomique. Lorsqu'un électron se déplace vers une orbite plus éloignée, l'énergie est absorbée par l'atome. Ce modèle a été amélioré en 1916 par le physicien théoricien allemand Arnold Sommerfeld, qui a souligné le mouvement des électrons le long orbites elliptiques.

Le modèle planétaire, du fait de sa visibilité et des postulats de Bohr, longue durée utilisé pour expliquer les phénomènes atomiques et moléculaires. Cependant, il s'est avéré que le mouvement d'un électron dans un atome, la stabilité et les propriétés d'un atome, contrairement au mouvement des planètes et à la stabilité du système solaire, ne peuvent être décrits par les lois de la mécanique classique. Cette mécanique est basée sur les lois de Newton, et l'objet de son étude est le mouvement des corps macroscopiques, effectué à des vitesses faibles devant la vitesse de la lumière. Pour décrire la structure de l'atome, il faut appliquer les concepts de la mécanique quantique (ondulatoire) sur la double nature ondulatoire corpusculaire des microparticules, formulés dans les années 1920 par des physiciens théoriciens : le Français Louis de Broglie, les Allemands Werner Heisenberg et Erwin Schrödinger, l'Anglais Paul Dirac et d'autres.

En 1924, Louis de Broglie émet l'hypothèse que l'électron a des propriétés ondulatoires (premier principe de la mécanique quantique) et propose une formule pour calculer sa longueur d'onde. La stabilité d'un atome s'explique par le fait que les électrons qu'il contient ne se déplacent pas sur des orbites, mais dans certaines régions de l'espace autour du noyau, appelées orbitales atomiques. L'électron occupe presque tout le volume de l'atome et ne peut "tomber sur le noyau" situé en son centre.

En 1926, Schrödinger, poursuivant le développement des idées de L. de Broglie sur les propriétés ondulatoires d'un électron, sélectionne empiriquement une équation mathématique similaire à l'équation de vibration des cordes, qui peut être utilisée pour calculer les énergies de liaison d'un électron dans un atome à différents niveaux d'énergie. Cette équation est devenue l'équation de base de la mécanique quantique.

La découverte des propriétés ondulatoires de l'électron a montré que la diffusion des connaissances sur le macrocosme aux objets du microcosme est illégale. En 1927, Heisenberg a établi qu'il est impossible de déterminer la position exacte dans l'espace d'un électron avec une certaine vitesse, par conséquent, les idées sur le mouvement d'un électron dans un atome sont de nature probabiliste (le deuxième principe de la mécanique quantique).

Le modèle mécanique quantique de l'atome (1926) décrit l'état de l'atome en termes de fonctions mathématiques et n'a pas d'expression géométrique (Fig. 10). Un tel modèle ne considère pas la nature dynamique de la structure de l'atome et la question de la taille d'un électron en tant que particule. On pense que les électrons occupent certains niveaux d'énergie et émettent ou absorbent de l'énergie lors des transitions vers d'autres niveaux. Sur la fig. 10 niveaux d'énergie sont représentés schématiquement sous forme d'anneaux concentriques situés à différentes distances du noyau atomique. Les flèches montrent les transitions des électrons entre niveaux d'énergie et émission de photons accompagnant ces transitions. Le schéma est présenté qualitativement et ne reflète pas les distances réelles entre les niveaux d'énergie, qui peuvent différer les uns des autres de dizaines de fois.

En 1931, le scientifique américain Gilbert White proposa pour la première fois une représentation graphique des orbitales atomiques et un modèle "orbital" de l'atome (Fig. 10). Des modèles d'orbitales atomiques sont utilisés pour refléter le concept de «densité électronique» et pour démontrer la distribution de la charge négative autour d'un noyau dans un atome ou d'un système de noyaux atomiques dans une molécule.

Riz. 10. Historique et modèles modernes atome

En 1963, l'artiste, sculpteur et ingénieur américain Kenneth Snelson a proposé un "modèle à face annulaire" des couches d'électrons d'un atome (Fig. 10), qui explique la distribution quantitative des électrons dans un atome sur des couches d'électrons stables. Chaque électron est modélisé par un aimant annulaire (ou une boucle fermée avec choc électrique ayant un moment magnétique). Les aimants annulaires sont attirés les uns vers les autres et forment des formes symétriques à partir d'anneaux - ringèdres. La présence de deux pôles dans les aimants impose une limitation sur options possibles assemblages d'anneaux. Les modèles de couches d'électrons stables sont les figures les plus symétriques des anneaux, composées en tenant compte de la présence de leurs propriétés magnétiques.

La présence d'un spin dans un électron (voir section 5) est l'une des principales raisons de la formation de couches d'électrons stables dans un atome. Les électrons forment des paires de spins opposés. Le modèle à face annulaire d'une paire d'électrons, ou une orbitale atomique remplie, est constitué de deux anneaux situés dans des plans parallèles sur les côtés opposés du noyau atomique. Lorsque plus d'une paire d'électrons se trouve près du noyau d'un atome, les anneaux-électrons sont obligés de s'orienter mutuellement, formant une coquille d'électrons. Dans ce cas, des anneaux étroitement espacés ont des directions magnétiques différentes lignes de force, qui est noté couleur différente anneaux représentant les électrons.

L'expérience modèle montre que le plus stable de tous les modèles à face annulaire possibles est le modèle à 8 anneaux. Géométriquement, le modèle est formé de telle manière que si un atome sous la forme d'une sphère était divisé en 8 parties (divisé trois fois en deux) et un électron annulaire était placé dans chaque partie. Dans les modèles à face annulaire, des anneaux de deux couleurs sont utilisés : rouge et bleu, qui reflètent le positif et le Sens négatif spin d'un électron.

Le "modèle à face d'onde" (Fig. 10) est similaire à celui "à face annulaire", à la différence que chaque électron d'un atome est représenté par un anneau "d'onde", qui contient un nombre entier d'ondes (comme proposé par L. de Broglie).

L'interaction des électrons de la couche d'électrons sur ce modèle de l'atome est illustrée par la coïncidence des points de contact des anneaux "vague" bleu et rouge avec les nœuds des ondes stationnaires.

Les modèles de l'atome ont le droit d'exister et les limites d'application. Tout modèle d'atome est une approximation qui reflète sous une forme simplifiée une certaine partie des connaissances sur l'atome. Mais aucun des modèles ne reflète pleinement les propriétés de l'atome ou de ses particules constitutives.

Beaucoup de modèles aujourd'hui n'ont qu'un intérêt historique. Lors de la construction de modèles d'objets du micromonde, les scientifiques se sont appuyés sur ce qui peut être directement observé. C'est ainsi qu'apparaissent les modèles de Perrin et Rutherford (analogie avec la structure du système solaire), Nagaoka (sorte de planète Saturne), Thomson ("raisin pudding"). Certaines idées ont été abandonnées (modèle dynamique de Lenard), d'autres ont été revisitées après un certain temps, mais à un nouveau niveau supérieur. niveau théorique: les modèles de Perrin et Kelvin ont été développés dans les modèles de Rutherford et Thomson. Les idées sur la structure de l'atome sont constamment améliorées. Quelle est la précision du modèle moderne - "mécanique quantique" - le temps nous le dira. C'est pourquoi un point d'interrogation est dessiné au sommet de la spirale, symbolisant le chemin de la cognition (Fig. 7).

Modèle planétaire de l'atome

Modèle planétaire d'un atome : noyau (rouge) et électrons (vert)

Modèle planétaire de l'atome, ou Modèle Rutherford, - modèle historique de la structure de l'atome, proposé par Ernest Rutherford à la suite d'une expérience de diffusion de particules alpha. Selon ce modèle, l'atome est constitué d'un petit noyau chargé positivement, dans lequel presque toute la masse de l'atome est concentrée, autour duquel les électrons se déplacent, tout comme les planètes se déplacent autour du soleil. Le modèle planétaire de l'atome correspond aux idées modernes sur la structure de l'atome, en tenant compte du fait que le mouvement des électrons est de nature quantique et n'est pas décrit par les lois de la mécanique classique. Historiquement, le modèle planétaire de Rutherford a succédé au "modèle de pudding aux prunes" de Joseph John Thomson, qui postule que des électrons chargés négativement sont placés à l'intérieur d'un atome chargé positivement.

Rutherford a proposé un nouveau modèle pour la structure de l'atome en 1911 comme conclusion d'une expérience sur la diffusion de particules alpha sur une feuille d'or, réalisée sous sa direction. Au cours de cette diffusion, un nombre étonnamment élevé de particules alpha ont été diffusées à de grands angles, ce qui indiquait que le centre de diffusion était petit et qu'une charge électrique importante y était concentrée. Les calculs de Rutherford ont montré qu'un centre de diffusion, chargé positivement ou négativement, doit être au moins 3000 fois plus petit que la taille d'un atome, qui à l'époque était déjà connue et estimée à environ 10 -10 m. Puisque les électrons étaient déjà connus à ce moment-là, et leur masse et leur charge sont déterminées, alors le centre de diffusion, qui fut plus tard appelé le noyau, devait avoir la charge opposée à celle des électrons. Rutherford n'a pas lié le montant de la charge au numéro atomique. Cette conclusion a été faite plus tard. Et Rutherford lui-même a suggéré que la charge est proportionnelle à la masse atomique.

L'inconvénient du modèle planétaire était son incompatibilité avec les lois de la physique classique. Si les électrons se déplacent autour du noyau comme une planète autour du Soleil, alors leur mouvement est accéléré et, par conséquent, selon les lois de l'électrodynamique classique, ils devraient émettre des ondes électromagnétiques, perdre de l'énergie et tomber sur le noyau. L'étape suivante dans le développement du modèle planétaire fut le modèle de Bohr, postulant d'autres lois, différentes des lois classiques, du mouvement des électrons. Complètement les contradictions de l'électrodynamique ont pu résoudre la mécanique quantique.

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Voyez ce qu'est le "modèle planétaire de l'atome" dans d'autres dictionnaires :

modèle planétaire de l'atome- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys : angl. modèle d'atome planétaire vok. Planetenmodell des Atoms, n rus. modèle planétaire de l'atome, f pranc. modele planétaires de l'atome, m … Fizikos terminų žodynas

Modèle de Bohr d'un atome de type hydrogène (charge nucléaire Z), où un électron chargé négativement est enfermé dans une coquille atomique entourant un petit noyau atomique chargé positivement ... Wikipedia

Modèle (français modèle, italien modello, du latin module mesure, mesure, échantillon, norme), 1) un échantillon qui sert de standard (standard) pour la reproduction en série ou en masse (M. d'une voiture, M. de vêtements, etc. .). ), ainsi que le type, la marque de tout ... ...

I Model (Modèle) Walter (24 janvier 1891, Gentin, Prusse orientale, 21 avril 1945, près de Duisburg), maréchal général allemand nazi (1944). Dans l'armée depuis 1909, participe à la 1ère guerre mondiale de 1914 18. A partir de novembre 1940 il commande le 3ème char... ... Grande Encyclopédie soviétique

STRUCTURE DE L'ATOME- (voir) est construit à partir de particules élémentaires de trois types (voir), (voir) et (voir), formant un système stable. Le proton et le neutron font partie de l'atome (voir), les électrons forment une couche d'électrons. Les forces agissent dans le noyau (voir), grâce à quoi ... ... Grande Encyclopédie Polytechnique

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Atome d'hélium Un atome (un autre grec ἄτομος indivisible) est la plus petite partie d'un élément chimique, qui est le porteur de ses propriétés. Un atome est constitué d'un noyau atomique et d'un nuage d'électrons qui l'entoure. Le noyau d'un atome est constitué de protons chargés positivement et ... ... Wikipedia

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Livres

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