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Chi ha proposto il modulo tablet della struttura dell'atomo. Modello planetario dell'atomo

modello planetario atomo

Modello planetario di un atomo: nucleo (rosso) ed elettroni (verde)

Modello planetario dell'atomo, o modello Rutherford, - modello storico della struttura dell'atomo, proposto da Ernest Rutherford come risultato di un esperimento con lo scattering di particelle alfa. Secondo questo modello, l'atomo è costituito da un piccolo nucleo carico positivamente, in cui è concentrata quasi l'intera massa dell'atomo, attorno al quale si muovono gli elettroni, proprio come i pianeti si muovono attorno al sole. Il modello planetario dell'atomo corrisponde alle idee moderne sulla struttura dell'atomo, tenendo conto del fatto che il movimento degli elettroni è di natura quantistica e non è descritto dalle leggi della meccanica classica. Storicamente, il modello planetario di Rutherford è succeduto al "modello di plum pudding" di Joseph John Thomson, che postula che gli elettroni carichi negativamente siano posti all'interno di un atomo caricato positivamente.

Rutherford propose un nuovo modello per la struttura dell'atomo nel 1911 come conclusione di un esperimento sullo scattering di particelle alfa su lamina d'oro, condotto sotto la sua guida. Con questa dispersione, inaspettatamente un gran numero di le particelle alfa sono state sparse ad angoli ampi, il che indicava che il centro di diffusione ha taglia piccola e contiene un significativo carica elettrica. I calcoli di Rutherford hanno mostrato che un centro di dispersione, caricato positivamente o negativamente, deve essere almeno 3000 volte taglia più piccola un atomo, che a quel tempo era già noto e stimato a circa 10 -10 M. Poiché a quel tempo erano già noti gli elettroni, e se ne determinavano la massa e la carica, il centro di scattering, che fu poi chiamato nucleo, deve hanno avuto carica opposta agli elettroni. Rutherford non ha collegato la quantità di carica al numero atomico. Questa conclusione è stata fatta in seguito. E lo stesso Rutherford ha suggerito che la carica è proporzionale alla massa atomica.

Lo svantaggio del modello planetario era la sua incompatibilità con le leggi della fisica classica. Se gli elettroni si muovono attorno al nucleo come i pianeti attorno al Sole, allora il loro movimento è accelerato e, quindi, secondo le leggi dell'elettrodinamica classica, avrebbero dovuto irradiarsi onde elettromagnetiche, perdi energia e cadi nel nucleo. Il passo successivo nello sviluppo del modello planetario fu il modello di Bohr, che postulava altre leggi del moto degli elettroni, diverse dalle classiche. Completamente le contraddizioni dell'elettrodinamica sono state in grado di risolvere la meccanica quantistica.


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Conferenza: Modello planetario dell'atomo

La struttura dell'atomo


Il modo più accurato per determinare la struttura di qualsiasi sostanza è l'analisi spettrale. La radiazione di ogni atomo di un elemento è esclusivamente individuale. Tuttavia, prima di capire come avviene l'analisi spettrale, cerchiamo di capire quale struttura ha un atomo di qualsiasi elemento.


La prima ipotesi sulla struttura dell'atomo è stata presentata da J. Thomson. Questo scienziato a lungo atomi studiati. Inoltre, è lui che possiede la scoperta dell'elettrone - per la quale ha ricevuto premio Nobel. Il modello proposto da Thomson non aveva nulla a che fare con la realtà, ma servì da incentivo abbastanza forte per Rutherford per studiare la struttura dell'atomo. Il modello proposto da Thomson si chiamava "budino all'uvetta".

Thomson credeva che l'atomo fosse una palla solida con una carica elettrica negativa. Per compensare, gli elettroni sono sparpagliati nella palla, come l'uvetta. In sintesi, la carica degli elettroni coincide con la carica dell'intero nucleo, il che rende neutro l'atomo.

Durante lo studio della struttura dell'atomo, si è riscontrato che tutti gli atomi sono dentro solidi commettere movimenti oscillatori. E, come sai, qualsiasi particella in movimento irradia onde. Ecco perché ogni atomo ha il suo spettro. Tuttavia, queste affermazioni non rientravano in alcun modo nel modello Thomson.

L'esperienza di Rutherford


Per confermare o smentire il modello di Thomson, Rutherford ha proposto un esperimento che ha portato al bombardamento di un atomo di qualche elemento da parte di particelle alfa. Come risultato di questo esperimento, era importante vedere come si sarebbe comportata la particella.


Le particelle alfa sono state scoperte come risultato del decadimento radioattivo del radio. I loro flussi erano raggi alfa, ogni particella dei quali aveva una carica positiva. Come risultato di numerosi studi, è stato determinato che la particella alfa è come un atomo di elio, in cui non ci sono elettroni. Utilizzando le conoscenze attuali, sappiamo che la particella alfa è il nucleo dell'elio, mentre Rutherford credeva che si trattasse di ioni di elio.


Ogni particella alfa aveva un'energia tremenda, grazie alla quale poteva volare verso gli atomi in questione alta velocità. Pertanto, il risultato principale dell'esperimento è stato quello di determinare l'angolo di deflessione delle particelle.


Per l'esperimento, Rutherford ha utilizzato una sottile lamina d'oro. Ha diretto verso di esso particelle alfa ad alta velocità. Ha ipotizzato che, come risultato di questo esperimento, tutte le particelle sarebbero volate attraverso la lamina e con piccole deviazioni. Tuttavia, per scoprirlo con certezza, ha incaricato i suoi studenti di verificare se ci fossero grandi deviazioni in queste particelle.


Il risultato dell'esperimento ha sorpreso assolutamente tutti, perché molte particelle non solo hanno deviato di un angolo sufficientemente ampio, ma alcuni angoli di deflessione hanno raggiunto più di 90 gradi.


Questi risultati hanno sorpreso assolutamente tutti, Rutherford ha detto che sembrava che un pezzo di carta fosse posto nel percorso dei proiettili, che non consentiva alla particella alfa di penetrare all'interno, a causa della quale tornava indietro.


Se l'atomo fosse veramente solido, allora dovrebbe averne un po' campo elettrico, che ha rallentato la particella. Tuttavia, la forza del campo non è stata sufficiente a fermarla completamente, per non parlare di respingerla. Ciò significa che il modello di Thomson è stato confutato. Così Rutherford iniziò a lavorare su un nuovo modello.


modello Rutherford

Per ottenere questo risultato dell'esperimento, è necessario concentrare la carica positiva in una quantità minore, risultando in un campo elettrico maggiore. Secondo la formula del potenziale di campo, si può determinare dimensione richiesta una particella positiva che potrebbe respingere una particella alfa nella direzione opposta. Il suo raggio dovrebbe essere dell'ordine del massimo 10 -15 m. Ecco perché Rutherford ha proposto il modello planetario dell'atomo.


Questo modello è chiamato così per un motivo. Il fatto è che all'interno dell'atomo c'è un nucleo carico positivamente, simile al Sole nel sistema solare. Gli elettroni ruotano attorno al nucleo come i pianeti. Il sistema solare è organizzato in modo tale che i pianeti siano attratti dal Sole con l'aiuto di forze gravitazionali, tuttavia, non cadono sulla superficie del Sole a causa della velocità disponibile che li mantiene nella loro orbita. La stessa cosa accade con gli elettroni: le forze di Coulomb attraggono gli elettroni verso il nucleo, ma a causa della rotazione, non cadono sulla superficie del nucleo.


Un'ipotesi di Thomson si è rivelata assolutamente corretta: la carica totale degli elettroni corrisponde alla carica del nucleo. Tuttavia, a causa di una forte interazione, gli elettroni possono essere espulsi dalla loro orbita, in conseguenza della quale la carica non viene compensata e l'atomo si trasforma in uno ione caricato positivamente.


Un'informazione molto importante riguardo alla struttura dell'atomo è che quasi tutta la massa dell'atomo è concentrata nel nucleo. Ad esempio, un atomo di idrogeno ha un solo elettrone, la cui massa è più di un migliaio e mezzo di volte inferiore alla massa del nucleo.

Le prime informazioni sul complesso la struttura dell'atomo sono stati ottenuti nello studio dei processi di passaggio della corrente elettrica attraverso i liquidi. Negli anni Trenta del XIX sec. esperienze fisico eccezionale M. Faraday è stato portato all'idea che l'elettricità esiste sotto forma di oneri unitari separati.

La scoperta del decadimento spontaneo degli atomi di alcuni elementi, chiamato radioattività, è stata una prova diretta della complessità della struttura dell'atomo. Nel 1902, gli scienziati inglesi Ernest Rutherford e Frederick Soddy hanno dimostrato che durante il decadimento radioattivo, un atomo di uranio si trasforma in due atomi: un atomo di torio e un atomo di elio. Ciò significava che gli atomi non sono particelle immutabili e indistruttibili.

Modello dell'atomo di Rutherford

Indagando sul passaggio di un fascio stretto di particelle alfa attraverso sottili strati di materia, Rutherford ha scoperto che la maggior parte delle particelle alfa passa attraverso una lamina metallica costituita da molte migliaia di strati di atomi senza deviare dalla direzione originale, senza subire scattering, come se ci fosse nessun ostacolo sul loro cammino, nessun ostacolo. Tuttavia, alcune particelle sono state deviate con grandi angoli, avendo subito l'azione di grandi forze.

Basato sui risultati di esperimenti per osservare la dispersione delle particelle alfa nella materia Rutherford ha proposto un modello planetario della struttura dell'atomo. Secondo questo modello la struttura dell'atomo è simile alla struttura del sistema solare. Al centro di ogni atomo c'è nucleo caricato positivamente con raggio ≈ 10 -10 m, come i pianeti, circolano elettroni caricati negativamente. Quasi tutta la massa è concentrata nel nucleo atomico. Le particelle alfa possono passare attraverso migliaia di strati di atomi senza disperdersi, poiché la maggior parte dello spazio all'interno degli atomi è vuoto e le collisioni con gli elettroni leggeri non hanno quasi alcun effetto sul movimento di una particella alfa pesante. La dispersione delle particelle alfa si verifica nelle collisioni con i nuclei atomici.

Il modello dell'atomo di Rutherford non è riuscito a spiegare tutte le proprietà degli atomi.

Secondo le leggi della fisica classica, un atomo costituito da un nucleo carico positivamente ed elettroni in orbite circolari deve irradiare onde elettromagnetiche. La radiazione di onde elettromagnetiche dovrebbe portare ad una diminuzione dell'energia potenziale nel sistema nucleo-elettrone, ad una graduale diminuzione del raggio dell'orbita dell'elettrone e alla caduta dell'elettrone sul nucleo. Tuttavia, gli atomi di solito non emettono onde elettromagnetiche, gli elettroni non cadono sui nuclei atomici, cioè gli atomi sono stabili.

Postulati quantistici di N. Bohr

Per spiegare la stabilità degli atomi Niels Bohr ha proposto di abbandonare le solite idee e leggi classiche quando si spiegano le proprietà degli atomi.

Le proprietà di base degli atomi ricevono una spiegazione qualitativa coerente basata sull'adozione postulati quantistici di N. Bohr.

1. L'elettrone ruota attorno al nucleo solo in orbite circolari (stazionarie) rigorosamente definite.

2. Un sistema atomico può trovarsi solo in determinati stati stazionari o quantistici, ognuno dei quali corrisponde a una certa energia E. Un atomo non irradia energia in stati stazionari.

Stato stazionario dell'atomo insieme a scorta minima si chiama energia stato principale, vengono chiamati tutti gli altri stati stati eccitati (quantistici). Nello stato fondamentale, un atomo può essere infinitamente lungo, la vita di un atomo in uno stato eccitato dura 10 -9 -10 -7 secondi.

3. L'emissione o l'assorbimento di energia si verifica solo quando un atomo passa da uno stato stazionario all'altro. energia quantistica radiazioni elettromagnetiche al passaggio da uno stato stazionario con energia em in uno stato di energia E nè uguale alla differenza tra le energie di un atomo in due stati quantistici:

∆E = E m – E n = hv,

dove vè la frequenza di radiazione, h\u003d 2ph \u003d 6,62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

Modello quantistico della struttura dell'atomo

In futuro, alcune disposizioni della teoria di N. Bohr furono integrate e ripensate. Il cambiamento più significativo è stata l'introduzione del concetto di nuvola di elettroni, che ha sostituito il concetto di elettrone solo come particella. Successivamente, la teoria di Bohr è stata sostituita dalla teoria quantistica, che tiene conto delle proprietà d'onda dell'elettrone e di altre particelle elementari che formano l'atomo.

base teoria moderna struttura dell'atomoè un modello planetario, integrato e migliorato. Secondo questa teoria, il nucleo di un atomo è costituito da protoni (particelle caricate positivamente) e neuroni (particelle scariche). E attorno al nucleo, gli elettroni (particelle a carica negativa) si muovono lungo traiettorie indefinite.

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I modelli storici1 dell'atomo riflettono i livelli di conoscenza corrispondenti a un certo periodo nello sviluppo della scienza.

La prima fase nello sviluppo di modelli atomici è stata caratterizzata dall'assenza di dati sperimentali sulla sua struttura.

Spiegando i fenomeni del microcosmo, gli scienziati hanno cercato analogie nel macrocosmo, basandosi sulle leggi della meccanica classica.

J. Dalton, il creatore dell'atomismo chimico (1803), presumeva che gli atomi dello stesso elemento chimico fossero le stesse particelle sferiche più piccole e quindi indivisibili.

Il fisico francese Jean Baptiste Perrin (1901) propose un modello che in realtà anticipava il modello "planetario". Secondo questo modello, un nucleo caricato positivamente si trova al centro dell'atomo, attorno al quale gli elettroni caricati negativamente si muovono in determinate orbite, come i pianeti attorno al Sole. Il modello di Perrin non ha attirato l'attenzione degli scienziati, poiché ha fornito solo una caratteristica qualitativa, ma non quantitativa, dell'atomo (in Fig. 7, ciò è mostrato dalla discrepanza tra la carica del nucleo atomico e il numero di elettroni).

Nel 1902, il fisico inglese William Thomson (Kelvin) sviluppò l'idea di un atomo come una particella sferica carica positivamente, all'interno della quale oscillano elettroni caricati negativamente (irradiano e assorbono energia). Kelvin ha attirato l'attenzione sul fatto che il numero di elettroni è uguale alla carica positiva della sfera, quindi, in generale, l'atomo non ha carica elettrica (Fig. 7).

Un anno dopo, il fisico tedesco Philipp Lenard propose un modello secondo il quale l'atomo è una sfera cava, all'interno della quale sono presenti dei dipoli elettrici (dinamidi). Il volume occupato da questi dipoli è molto inferiore al volume della sfera e la parte principale dell'atomo è vuota.

Secondo le idee del fisico giapponese Gontaro (Hantaro) Nagaoka (1904), un nucleo caricato positivamente si trova al centro dell'atomo e gli elettroni si muovono nello spazio attorno al nucleo in anelli piatti simili agli anelli del pianeta Saturno (questo modello è stato chiamato l'atomo "Saturniano"). La maggior parte degli scienziati non ha prestato attenzione alle idee di Nagaoka, sebbene in una certa misura abbiano qualcosa in comune con l'idea moderna dell'orbitale atomico.

Nessuno dei modelli considerati (Fig. 7) ha spiegato come le proprietà degli elementi chimici siano correlate alla struttura dei loro atomi.

Riso. 7. Alcuni modelli storici dell'atomo

Nel 1907, J. J. Thomson propose un modello statico della struttura dell'atomo, rappresentando l'atomo come una particella sferica carica di elettricità positiva, in cui gli elettroni caricati negativamente sono distribuiti uniformemente ( modello"budino", Fig. 7).

I calcoli matematici hanno mostrato che gli elettroni in un atomo devono trovarsi su anelli disposti concentricamente. Thomson ha fatto molto conclusione importante: il motivo del cambiamento periodico delle proprietà degli elementi chimici è associato alle caratteristiche della struttura elettronica dei loro atomi. Grazie a ciò, il modello dell'atomo di Thomson fu molto apprezzato dai suoi contemporanei. Tuttavia, non ha spiegato alcuni fenomeni, ad esempio la dispersione delle particelle α quando passano attraverso una lastra di metallo.

Sulla base delle sue idee sull'atomo, Thomson ha derivato una formula per calcolare la deviazione media delle particelle α e questo calcolo ha mostrato che la probabilità di dispersione di tali particelle a grandi angoli è vicina allo zero. Tuttavia, è stato sperimentalmente dimostrato che circa una su ottomila particelle alfa che cadono sulla lamina d'oro viene deviata di un angolo maggiore di 90°. Ciò contraddiceva il modello di Thomson, che presupponeva deviazioni solo a piccoli angoli.

Ernest Rutherford, riassumendo i dati sperimentali, nel 1911 propose un modello "planetario" (a volte chiamato "nucleare") della struttura dell'atomo, secondo il quale il 99,9% della massa dell'atomo e la sua carica positiva sono concentrati in un nucleo molto piccolo, e gli elettroni caricati negativamente, il numero che è uguale alla carica del nucleo, ruotano attorno ad esso, come i pianeti sistema solare 1 (Fig. 7).

Rutherford, insieme ai suoi studenti, mise a punto esperimenti che permisero di indagare la struttura dell'atomo (Fig. 8). Un flusso di particelle cariche positivamente (particelle α) è stato diretto sulla superficie di una sottile lamina di metallo (oro) 2 da una sorgente di radiazione radioattiva 1. Sulla loro strada è stato installato uno schermo fluorescente 3, che ha permesso di osservare la direzione dell'ulteriore movimento delle particelle α.

Riso. 8. L'esperienza di Rutherford

Si è riscontrato che la maggior parte delle particelle α è passata attraverso la lamina, praticamente senza cambiare direzione. Solo le singole particelle (una media di una su diecimila) sono state deviate e volavano quasi nella direzione opposta. Si è concluso che la maggior parte della massa dell'atomo è concentrata nel nucleo caricato positivamente, motivo per cui le particelle α sono così fortemente deviate (Fig. 9).

Riso. 9. Scattering di particelle α da parte di un nucleo atomico

Gli elettroni che si muovono in un atomo, secondo le leggi dell'elettromagnetismo, devono irradiare energia e, perdendola, essere attratti verso il nucleo di carica opposta e, quindi, "cadere" su di esso. Ciò dovrebbe portare alla scomparsa dell'atomo, ma poiché ciò non è avvenuto, si è concluso che questo modello era inadeguato.

All'inizio del 20° secolo, il fisico tedesco Max Planck e il fisico teorico Albert Einstein hanno creato la teoria quantistica della luce. Secondo questa teoria, l'energia radiante, come la luce, viene emessa e assorbita non continuamente, ma in porzioni separate (quanta). Inoltre il valore del quanto di energia non è lo stesso per diverse radiazioni ed è proporzionale alla frequenza delle oscillazioni dell'onda elettromagnetica: E = hν, dove h – La costante di Planck pari a 6,6266 10 -34 J s, ν è la frequenza di radiazione. Questa energia è trasportata da particelle di luce - fotoni.

Nel tentativo di combinare artificialmente le leggi della meccanica classica e della teoria quantistica, il fisico danese Niels Bohr nel 1913 ha integrato il modello dell'atomo di Rutherford con due postulati su un cambiamento graduale (discreto) nell'energia degli elettroni in un atomo. Bohr credeva che un elettrone in un atomo di idrogeno potesse essere localizzato solo su un punto ben definito orbite stazionarie, i cui raggi sono correlati tra loro come quadrati numeri naturali (1 2: 2 2: 3 2: ... :p 2). Gli elettroni si muovono attorno al nucleo atomico in orbite stazionarie. L'atomo è in uno stato stabile, senza assorbire o emettere energia: questo è il primo postulato di Bohr. Secondo il secondo postulato, l'emissione di energia avviene solo quando un elettrone si sposta su un'orbita più vicina al nucleo atomico. Quando un elettrone si sposta su un'orbita più distante, l'energia viene assorbita dall'atomo. Questo modello fu migliorato nel 1916 dal fisico teorico tedesco Arnold Sommerfeld, che indicò il moto degli elettroni lungo orbite ellittiche.

Il modello planetario, per la sua visibilità e per i postulati di Bohr, a lungo usato per spiegare i fenomeni atomici e molecolari. Tuttavia, si è scoperto che il movimento di un elettrone in un atomo, la stabilità e le proprietà di un atomo, in contrasto con il movimento dei pianeti e la stabilità del sistema solare, non possono essere descritti dalle leggi della meccanica classica. Questa meccanica si basa sulle leggi di Newton e l'oggetto del suo studio è il movimento di corpi macroscopici, eseguito a velocità piccole rispetto alla velocità della luce. Per descrivere la struttura dell'atomo è necessario applicare i concetti della meccanica quantistica (ondulatoria) sulla natura duale corpuscolare delle microparticelle, che furono formulati negli anni '20 da fisici teorici: il francese Louis de Broglie, i tedeschi Werner Heisenberg ed Erwin Schrödinger, l'inglese Paul Dirac e altri.

Nel 1924 Louis de Broglie avanzò l'ipotesi che l'elettrone avesse proprietà ondulatorie (il primo principio della meccanica quantistica) e propose una formula per calcolarne la lunghezza d'onda. La stabilità di un atomo è spiegata dal fatto che gli elettroni in esso contenuti non si muovono in orbite, ma in determinate regioni dello spazio attorno al nucleo, dette orbitali atomici. L'elettrone occupa quasi l'intero volume dell'atomo e non può "cadere sul nucleo" situato al suo centro.

Nel 1926, Schrödinger, continuando lo sviluppo delle idee di L. de Broglie sulle proprietà d'onda di un elettrone, scelse empiricamente un'equazione matematica simile all'equazione di vibrazione delle corde, che può essere utilizzata per calcolare le energie di legame di un elettrone in un atomo a diversi livelli di energia. Questa equazione è diventata l'equazione di base della meccanica quantistica.

La scoperta delle proprietà ondulatorie dell'elettrone ha mostrato che la diffusione della conoscenza del macrocosmo agli oggetti del microcosmo è illegale. Nel 1927 Heisenberg stabilì che è impossibile determinare l'esatta posizione nello spazio di un elettrone con una certa velocità, quindi le idee sul movimento di un elettrone in un atomo sono di natura probabilistica (il secondo principio della meccanica quantistica).

Il Quantum Mechanical Model of the Atom (1926) descrive lo stato dell'atomo in termini di funzioni matematiche e non ha espressione geometrica (Fig. 10). Un tale modello non considera la natura dinamica della struttura dell'atomo e la questione della dimensione di un elettrone come particella. Si ritiene che gli elettroni occupino determinati livelli di energia ed emettano o assorbano energia durante le transizioni ad altri livelli. Sulla fig. 10 livelli di energia sono mostrati schematicamente come anelli concentrici situati a diverse distanze dal nucleo atomico. Le frecce mostrano le transizioni di elettroni tra livelli di energia ed emissione di fotoni che accompagnano queste transizioni. Lo schema è mostrato qualitativamente e non riflette le reali distanze tra i livelli energetici, che possono differire tra loro di decine di volte.

Nel 1931, lo scienziato americano Gilbert White propose per la prima volta una rappresentazione grafica degli orbitali atomici e un modello "orbitale" dell'atomo (Fig. 10). I modelli di orbitali atomici sono usati per riflettere il concetto di "densità elettronica" e per dimostrare la distribuzione della carica negativa attorno a un nucleo in un atomo o un sistema di nuclei atomici in una molecola.


Riso. 10. Storico e modelli moderni atomo

Nel 1963, l'artista, scultore e ingegnere americano Kenneth Snelson propose un "modello ad anello" dei gusci di elettroni di un atomo (Fig. 10), che spiega la distribuzione quantitativa degli elettroni in un atomo su gusci di elettroni stabili. Ogni elettrone è modellato da un anello magnetico (o un anello chiuso con elettro-shock avere un momento magnetico). I magneti ad anello sono attratti l'uno dall'altro e formano forme simmetriche dagli anelli - ringhedra. La presenza di due poli nei magneti impone una limitazione opzioni possibili assemblaggi di anelli. I modelli di gusci di elettroni stabili sono le figure più simmetriche degli anelli, composte tenendo conto della presenza delle loro proprietà magnetiche.

La presenza di uno spin in un elettrone (vedi Sezione 5) è una delle ragioni principali per la formazione di gusci di elettroni stabili in un atomo. Gli elettroni formano coppie con spin opposti. Il modello ad anello di una coppia di elettroni, o un orbitale atomico riempito, è costituito da due anelli situati su piani paralleli sui lati opposti del nucleo atomico. Quando più di una coppia di elettroni si trova vicino al nucleo di un atomo, gli anelli-elettroni sono costretti ad orientarsi reciprocamente, formando un guscio di elettroni. In questo caso, gli anelli ravvicinati hanno diverse direzioni del magnetico linee di forza, che è indicato Colore diverso anelli che rappresentano gli elettroni.

L'esperimento del modello mostra che il più stabile di tutti i possibili modelli con facce ad anello è il modello di 8 anelli. Geometricamente, il modello è formato in modo tale che un atomo a forma di sfera fosse diviso in 8 parti (divise tre volte a metà) e in ciascuna parte fosse posto un anello-elettrone. Nei modelli ad anello vengono utilizzati anelli di due colori: rosso e blu, che riflettono positivo e significato negativo spin di un elettrone.

Il "modello wave-faced" (Fig. 10) è simile a quello "ring-faced", con la differenza che ogni elettrone di un atomo è rappresentato da un anello "wave", che contiene un numero intero di onde (come proposto da L. de Broglie).

L'interazione degli elettroni del guscio elettronico su questo modello dell'atomo è mostrata dalla coincidenza dei punti di contatto degli anelli "d'onda" blu e rossi con i nodi delle onde stazionarie.

I modelli dell'atomo hanno il diritto di esistere ei limiti di applicazione. Qualsiasi modello di atomo è un'approssimazione che riflette in forma semplificata una certa parte della conoscenza dell'atomo. Ma nessuno dei modelli riflette pienamente le proprietà dell'atomo o delle sue particelle costituenti.

Molti modelli oggi sono solo di interesse storico. Quando hanno costruito modelli di oggetti del micromondo, gli scienziati hanno fatto affidamento su ciò che può essere osservato direttamente. Così sono comparsi i modelli di Perrin e Rutherford (analogia con la struttura del sistema solare), Nagaoka (una specie di pianeta Saturno), Thomson ("budino all'uva passa"). Alcune idee sono state scartate (il modello dinamico di Lenard), altre sono state rivisitate dopo un po', ma a un livello nuovo, più alto. livello teorico: i modelli di Perrin e Kelvin sono stati sviluppati nei modelli di Rutherford e Thomson. Le idee sulla struttura dell'atomo vengono costantemente migliorate. Quanto è accurato il modello moderno - "quantum-meccanico" - lo dirà il tempo. Ecco perché in cima alla spirale viene disegnato un punto interrogativo, che simboleggia il percorso della cognizione (Fig. 7).

Modello planetario dell'atomo

Modello planetario di un atomo: nucleo (rosso) ed elettroni (verde)

Modello planetario dell'atomo, o modello Rutherford, - modello storico della struttura dell'atomo, proposto da Ernest Rutherford come risultato di un esperimento con lo scattering di particelle alfa. Secondo questo modello, l'atomo è costituito da un piccolo nucleo carico positivamente, in cui è concentrata quasi l'intera massa dell'atomo, attorno al quale si muovono gli elettroni, proprio come i pianeti si muovono attorno al sole. Il modello planetario dell'atomo corrisponde alle idee moderne sulla struttura dell'atomo, tenendo conto del fatto che il movimento degli elettroni è di natura quantistica e non è descritto dalle leggi della meccanica classica. Storicamente, il modello planetario di Rutherford è succeduto al "modello di plum pudding" di Joseph John Thomson, che postula che gli elettroni carichi negativamente siano posti all'interno di un atomo caricato positivamente.

Rutherford propose un nuovo modello per la struttura dell'atomo nel 1911 come conclusione di un esperimento sullo scattering di particelle alfa su lamina d'oro, condotto sotto la sua guida. Durante questa dispersione, un numero inaspettatamente elevato di particelle alfa è stato disperso con grandi angoli, il che indicava che il centro di diffusione era piccolo e in esso era concentrata una carica elettrica significativa. I calcoli di Rutherford hanno mostrato che un centro di scattering, caricato positivamente o negativamente, deve essere almeno 3000 volte più piccolo della dimensione di un atomo, che a quel tempo era già noto e stimato a circa 10 -10 M. Poiché gli elettroni erano già noti a quel tempo, e la loro massa e carica sono determinate, allora il centro di diffusione, che in seguito fu chiamato nucleo, doveva avere la carica opposta agli elettroni. Rutherford non ha collegato la quantità di carica al numero atomico. Questa conclusione è stata fatta in seguito. E lo stesso Rutherford ha suggerito che la carica è proporzionale alla massa atomica.

Lo svantaggio del modello planetario era la sua incompatibilità con le leggi della fisica classica. Se gli elettroni si muovono attorno al nucleo come un pianeta attorno al Sole, il loro movimento è accelerato e, quindi, secondo le leggi dell'elettrodinamica classica, dovrebbero irradiare onde elettromagnetiche, perdere energia e cadere sul nucleo. Il passo successivo nello sviluppo del modello planetario fu il modello di Bohr, che postulava altre leggi del moto degli elettroni, diverse dalle classiche. Completamente le contraddizioni dell'elettrodinamica sono state in grado di risolvere la meccanica quantistica.


Fondazione Wikimedia. 2010.

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

    Modello di Bohr di un atomo simile all'idrogeno (carica nucleare Z), in cui un elettrone caricato negativamente è racchiuso in un guscio atomico che circonda un piccolo nucleo atomico caricato positivamente ... Wikipedia

    Modello (francese modèle, italiano modello, dal latino modulus misura, misura, campione, norma), 1) un campione che funge da standard (standard) per la riproduzione seriale o di massa (M. di un'auto, M. di vestiti, ecc. .). ), nonché il tipo, la marca di qualsiasi ... ...

    I Model (Model) Walter (24 gennaio 1891, Gentin, Prussia orientale, 21 aprile 1945, vicino a Duisburg), generale feldmaresciallo tedesco nazista (1944). Nell'esercito dal 1909, partecipò alla prima guerra mondiale del 1914 18. Dal novembre 1940 comandò il 3° carro armato ... ... Grande enciclopedia sovietica

    STRUTTURA DELL'ATOMO- (vedi) è costruito da particelle elementari di tre tipi (vedi), (vedi) e (vedi), formando un sistema stabile. Il protone e il neutrone fanno parte dell'atomico (vedi), gli elettroni formano un guscio di elettroni. Le forze agiscono nel nucleo (vedi), grazie alle quali ... ... Grande Enciclopedia del Politecnico

    Questo termine ha altri significati, vedi Atomo (significati). Atomo di elio Atomo (da altro greco... Wikipedia

    - (1871 1937), fisico inglese, uno dei fondatori della teoria della radioattività e della struttura dell'atomo, fondatore di una scuola scientifica, membro corrispondente straniero dell'Accademia delle scienze russa (1922) e membro onorario dell'Accademia dell'URSS delle scienze (1925). Nato in Nuova Zelanda, dopo essersi laureato a ... ... dizionario enciclopedico

    Atomo di elio Un atomo (un altro greco ἄτομος indivisibile) è la parte più piccola di un elemento chimico, che è il portatore delle sue proprietà. Un atomo è costituito da un nucleo atomico e da una nuvola di elettroni che lo circonda. Il nucleo di un atomo è costituito da protoni carichi positivamente e ... ... Wikipedia

    Atomo di elio Un atomo (un altro greco ἄτομος indivisibile) è la parte più piccola di un elemento chimico, che è il portatore delle sue proprietà. Un atomo è costituito da un nucleo atomico e da una nuvola di elettroni che lo circonda. Il nucleo di un atomo è costituito da protoni carichi positivamente e ... ... Wikipedia

Libri

  • Una serie di tavoli. Fisica. Grado 11 (15 tabelle), . Album didattico di 15 fogli. Trasformatore. L'induzione elettromagnetica nella tecnologia moderna. Lampade elettroniche. Tubo a raggi catodici. Semiconduttori. diodo a semiconduttore. Transistor.…

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