namai > Metalurgija

Kas pasiūlė planšetinį atomo sandaros modulį. Atomo planetinis modelis

planetinis modelis atomas

Planetinis atomo modelis: branduolys (raudonas) ir elektronai (žalias)

Atomo planetinis modelis, arba Rutherfordo modelis, - istorinis atomo struktūros modelis, kurį pasiūlė Ernestas Rutherfordas, atlikęs eksperimentą su alfa dalelių sklaida. Pagal šį modelį atomas susideda iš nedidelio teigiamai įkrauto branduolio, kuriame sutelkta beveik visa atomo masė, aplink kurį juda elektronai, lygiai taip pat, kaip planetos juda aplink saulę. Planetinis atomo modelis atitinka šiuolaikines idėjas apie atomo sandarą, atsižvelgiant į tai, kad elektronų judėjimas yra kvantinio pobūdžio ir nėra aprašytas klasikinės mechanikos dėsniais. Istoriškai Rutherfordo planetinis modelis pakeitė Josepho Johno Thomsono „slyvų pudingo modelį“, kuris teigia, kad neigiamai įkrauti elektronai yra patalpinti teigiamai įkrautame atome.

1911 m. Rutherfordas pasiūlė naują atomo struktūros modelį kaip jo vadovaujamo eksperimento dėl alfa dalelių sklaidos ant aukso folijos išvadą. Su šiuo išsibarstymu netikėtai didelis skaičius alfa dalelės buvo išsklaidytos dideliais kampais, o tai rodo, kad sklaidos centras turi mažas dydis ir jame yra reikšmingas elektros krūvis. Rutherfordo skaičiavimai parodė, kad sklaidos centras, teigiamai arba neigiamai įkrautas, turi būti bent 3000 kartų mažesnio dydžio atomas, kuris tuo metu jau buvo žinomas ir įvertintas apie 10 -10 m. Kadangi tuo metu elektronai jau buvo žinomi, buvo nustatyta jų masė ir krūvis, sklaidos centras, kuris vėliau buvo vadinamas branduoliu, turi būti turėjo priešingą elektronų krūvį. Rutherfordas nesusiejo krūvio kiekio su atominiu skaičiumi. Tokia išvada buvo padaryta vėliau. Ir pats Rutherfordas pasiūlė, kad krūvis yra proporcingas atominei masei.

Planetinio modelio trūkumas buvo jo nesuderinamumas su klasikinės fizikos dėsniais. Jei elektronai juda aplink branduolį kaip planetos aplink Saulę, tada jų judėjimas pagreitėja, todėl pagal klasikinės elektrodinamikos dėsnius jie turėjo spinduliuoti elektromagnetines bangas, praranda energiją ir patenka į pagrindą. Kitas planetinio modelio kūrimo žingsnis buvo Boro modelis, postuluojantis kitus, skirtingus nuo klasikinių, elektronų judėjimo dėsnius. Visiškai elektrodinamikos prieštaravimai sugebėjo išspręsti kvantinę mechaniką.


Wikimedia fondas. 2010 m.

  • Eise Eisingi planetariumas
  • planetinė fantazija

Pažiūrėkite, kas yra „Atomo planetinis modelis“ kituose žodynuose:

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

    Bohro atomo modelis- į vandenilį panašaus atomo (Z branduolio krūvio) Bohr modelis, kuriame neigiamai įkrautas elektronas yra uždarytas atominis apvalkalas, supantis nedidelį teigiamo krūvio atominį branduolį ... Vikipedija

    Modelis (moksle)- Modelis (pranc. modèle, ital. modelo, iš lotynų kalbos modulio matas, matas, pavyzdys, norma), 1) pavyzdys, kuris tarnauja kaip etalonas (standartas) serijiniam ar masiniam dauginimui (M. automobilis, M. drabužiai ir kt.). ), taip pat bet kokio tipo, prekės ženklo ... ...

    Modelis– I modelis (modelis) Walteris (1891 m. sausio 24 d. Gentinas, Rytų Prūsija, 1945 m. balandžio 21 d., netoli Duisburgo), nacistinės Vokietijos generolas feldmaršalas (1944 m.). Kariuomenėje nuo 1909 m., dalyvavo 1914 m. I pasauliniame kare 18. Nuo 1940 m. lapkričio mėn. vadovavo 3-iajam tankui ... ... Didžioji sovietinė enciklopedija

    ATOMO STRUKTŪRA- (žr.) pastatytas iš elementariosios dalelės trys tipai (žr.), (žr.) ir (žr.), sudarantys stabilią sistemą. Protonas ir neutronas yra atomo dalis (žr.), elektronai sudaro elektronų apvalkalą. Jėgos veikia branduolyje (žr.), kurių dėka ... ... Didžioji politechnikos enciklopedija

    Atom- Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. Atom (reikšmės). Helio atomas Atom (iš kitų graikų ... Wikipedia

    Rutherfordas Ernestas– (1871 1937), anglų fizikas, vienas iš radioaktyvumo teorijos ir atomo sandaros kūrėjų, įkūrėjas moksline mokykla, Rusijos mokslų akademijos užsienio narys korespondentas (1922) ir SSRS mokslų akademijos garbės narys (1925). Gimė Naujojoje Zelandijoje, baigusi ... enciklopedinis žodynas

    Άτομο

    korpusas- helio atomas Atomas (kitas graikiškas ἄτομος nedalomas) mažiausia dalis cheminis elementas, kuris yra jo savybių nešėjas. Atomas sudarytas iš atomo branduolys ir aplinkinis elektronų debesis. Atomo branduolys susideda iš teigiamai įkrautų protonų ir ... ... Vikipedijos

    kraujo kūnelių- Helio atomas Atomas (kitas graikiškas ἄτομος nedalomas) yra mažiausia cheminio elemento dalis, kuri yra jo savybių nešėjas. Atomas susideda iš atomo branduolio ir jį supančio elektronų debesies. Atomo branduolys susideda iš teigiamai įkrautų protonų ir ... ... Vikipedijos

Knygos

Paskaita: Atomo planetinis modelis

Atomo sandara


Tiksliausias būdas nustatyti bet kurios medžiagos struktūrą yra spektrinė analizė. Kiekvieno elemento atomo spinduliuotė yra išskirtinai individuali. Tačiau prieš suprasdami, kaip vyksta spektrinė analizė, išsiaiškinkime, kokią struktūrą turi bet kurio elemento atomas.


Pirmąją prielaidą apie atomo sandarą pateikė J. Tomsonas. Šis mokslininkas ilgas laikas tyrinėjo atomus. Be to, būtent jam priklauso elektrono atradimas, už kurį jis gavo Nobelio premija. Thomsono pasiūlytas modelis neturėjo nieko bendra su tikrove, bet buvo pakankamai stipri paskata Rutherfordui ištirti atomo struktūrą. Thomsono pasiūlytas modelis buvo vadinamas „razinų pudingu“.

Thomsonas manė, kad atomas yra kietas rutulys, turintis neigiamą elektros krūvį. Norėdami tai kompensuoti, elektronai yra įsiterpę į rutulį, kaip razinos. Apibendrinant galima pasakyti, kad elektronų krūvis sutampa su viso branduolio krūviu, todėl atomas tampa neutralus.

Tiriant atomo sandarą, buvo nustatyta, kad visi atomai kietosios medžiagosįsipareigoti svyruojantys judesiai. Ir, kaip žinote, bet kuri judanti dalelė spinduliuoja bangas. Štai kodėl kiekvienas atomas turi savo spektrą. Tačiau šie teiginiai niekaip netilpo į Thomson modelį.

Rutherfordo patirtis


Norėdamas patvirtinti arba paneigti Thomsono modelį, Rutherfordas pasiūlė eksperimentą, kurio metu alfa dalelės bombardavo kurio nors elemento atomą. Dėl šio eksperimento buvo svarbu pamatyti, kaip elgsis dalelė.


Alfa dalelės buvo aptiktos dėl radioaktyvaus radžio skilimo. Jų srautai buvo alfa spinduliai, kurių kiekviena dalelė turėjo teigiamą krūvį. Daugelio tyrimų metu buvo nustatyta, kad alfa dalelė yra kaip helio atomas, kuriame nėra elektronų. Naudodamiesi dabartinėmis žiniomis, žinome, kad alfa dalelė yra helio branduolys, o Rutherfordas manė, kad tai helio jonai.


Kiekviena alfa dalelė turėjo didžiulę energiją, dėl kurios ji galėjo skristi į atitinkamus atomus didelis greitis. Todėl pagrindinis eksperimento rezultatas buvo dalelių įlinkio kampo nustatymas.


Eksperimentui Rutherfordas naudojo ploną aukso foliją. Jis nukreipė į jį didelės spartos alfa daleles. Jis manė, kad dėl šio eksperimento visos dalelės praskris per foliją ir su nedideliais nuokrypiais. Tačiau norėdamas įsitikinti, jis nurodė savo mokiniams patikrinti, ar šiose dalelėse nėra didelių nukrypimų.


Eksperimento rezultatas nustebino absoliučiai visus, nes daugelis dalelių ne tik nukrypo pakankamai dideliu kampu – kai kurie įlinkio kampai siekė daugiau nei 90 laipsnių.


Šie rezultatai nustebino absoliučiai visus, Rutherfordas sakė, kad jautėsi taip, lyg sviedinių kelyje būtų įdėtas popieriaus lapas, kuris neleido alfa dalelei prasiskverbti į vidų, ko pasekoje ji pasisuko atgal.


Jei atomas būtų tikrai kietas, tada jis turėtų šiek tiek turėti elektrinis laukas, kuris sulėtino dalelę. Tačiau lauko stiprumo nepakako, kad ją visiškai sustabdytų, o ką jau kalbėti apie atstūmimą. Tai reiškia, kad Thomson modelis buvo paneigtas. Taigi Rutherfordas pradėjo kurti naują modelį.


Rutherfordo modelis

Norint gauti tokį eksperimento rezultatą, reikia sutelkti teigiamą krūvį į mažesnį kiekį, todėl susidaro didesnis elektrinis laukas. Pagal lauko potencialo formulę galima nustatyti reikiamo dydžio teigiama dalelė, galinti atstumti alfa dalelę priešinga kryptimi. Jo spindulys turėtų būti maksimalus 10 -15 m. Štai kodėl Rutherfordas pasiūlė planetinį atomo modelį.


Šis modelis taip pavadintas dėl priežasties. Faktas yra tas, kad atomo viduje yra teigiamai įkrautas branduolys, panašus į Saulę Saulės sistemoje. Elektronai sukasi aplink branduolį kaip planetos. Saulės sistema išsidėsčiusi taip, kad planetos prie Saulės traukiasi pasitelkiant gravitacinės jėgos tačiau jie nenukrenta į Saulės paviršių dėl turimo greičio, kuris išlaiko juos savo orbitoje. Tas pats vyksta ir su elektronais – Kulono jėgos pritraukia elektronus į branduolį, tačiau dėl sukimosi jie nepatenka ant branduolio paviršiaus.


Viena Tomsono prielaida pasirodė visiškai teisinga – bendras elektronų krūvis atitinka branduolio krūvį. Tačiau dėl stiprios sąveikos elektronai gali būti išmušti iš savo orbitos, dėl to krūvis nekompensuojamas ir atomas virsta teigiamai įkrautu jonu.


Labai svarbi informacija apie atomo struktūrą yra ta, kad beveik visa atomo masė yra sutelkta branduolyje. Pavyzdžiui, vandenilio atomas turi tik vieną elektroną, kurio masė daugiau nei pusantro tūkstančio kartų mažesnė už branduolio masę.

Pirmoji informacija apie kompleksą atomo sandara buvo gauti tiriant elektros srovės pratekėjimo per skysčius procesus. XIX amžiaus trečiajame dešimtmetyje. eksperimentai puikus fizikas M. Faraday'us paskatino mintis, kad elektra egzistuoja atskirų vienetinių mokesčių pavidalu.

Savaiminio kai kurių elementų atomų skilimo, vadinamo radioaktyvumu, atradimas buvo tiesioginis atomo struktūros sudėtingumo įrodymas. 1902 metais anglų mokslininkai Ernestas Rutherfordas ir Frederickas Soddy įrodė, kad radioaktyvaus skilimo metu urano atomas virsta dviem atomais – torio atomu ir helio atomu. Tai reiškė, kad atomai nėra nekintančios, nesunaikinamos dalelės.

Rutherfordo atomo modelis

Tyrinėdamas siauro alfa dalelių pluošto prasiskverbimą per plonus medžiagos sluoksnius, Rutherfordas nustatė, kad dauguma alfa dalelių pereina per metalinę foliją, susidedančią iš daugelio tūkstančių atomų sluoksnių, nenukrypdamos nuo pradinės krypties, nepatirdamos sklaidos, tarsi būtų. jokių kliūčių jų kelyje.nėra kliūčių. Tačiau kai kurios dalelės buvo nukreiptos dideliais kampais, patyrusios didelių jėgų veikimą.

Remiantis eksperimentų rezultatais stebėti alfa dalelių sklaidą medžiagoje Rutherfordas pasiūlė planetinį atomo struktūros modelį. Pagal šį modelį atomo sandara panaši į Saulės sistemos sandarą. Kiekvieno atomo centre yra teigiamai įkrautas branduolys kurių spindulys ≈ 10 -10 m, kaip ir planetos, jos cirkuliuoja neigiamai įkrauti elektronai. Beveik visa masė yra sutelkta atomo branduolyje. Alfa dalelės gali prasiskverbti per tūkstančius atomų sluoksnių, nes didžioji dalis erdvės atomų viduje yra tuščia, o susidūrimai su lengvais elektronais beveik neturi įtakos sunkiosios alfa dalelės judėjimui. Alfa dalelių sklaida vyksta susidūrus su atomo branduoliais.

Rutherfordo atomo modelis nesugebėjo paaiškinti visų atomų savybių.

Remiantis klasikinės fizikos dėsniais, atomas, susidedantis iš teigiamai įkrauto branduolio ir elektronų, skriejančių žiedinėmis orbitomis, turi skleisti elektromagnetines bangas. Elektromagnetinių bangų spinduliavimas turėtų lemti potencialios energijos sumažėjimą branduolio-elektronų sistemoje, laipsnišką elektronų orbitos spindulio mažėjimą ir elektrono kritimą į branduolį. Tačiau atomai dažniausiai neskleidžia elektromagnetinių bangų, elektronai nekrenta ant atomo branduolių, tai yra, atomai yra stabilūs.

N. Bohro kvantiniai postulatai

Paaiškinti atomų stabilumą Nielsas Boras pasiūlė atsisakyti įprastų klasikinių idėjų ir dėsnių aiškinant atomų savybes.

Pagrindinės atomų savybės gauna nuoseklų kokybinį paaiškinimą, pagrįstą priėmimu kvantiniai N. Bohro postulatai.

1. Elektronas aplink branduolį sukasi tik griežtai apibrėžtomis (stacionariomis) apskritimo orbitomis.

2. Atominė sistema gali būti tik tam tikrose stacionariose arba kvantinėse būsenose, kurių kiekviena atitinka tam tikrą energiją E. Nejudančiose būsenose atomas energijos nespinduliuoja.

Stacionari atomo būsena su minimalios atsargos energija vadinama pagrindinė valstybė, visos kitos būsenos vadinamos sužadintos (kvantinės) būsenos. Pradinėje būsenoje atomas gali būti be galo ilgas, sužadinto atomo gyvavimo laikas trunka 10 -9 -10 -7 sekundes.

3. Energijos emisija arba absorbcija įvyksta tik tada, kai atomas pereina iš vienos stacionarios būsenos į kitą. kvantinė energija elektromagnetinė radiacija pereinant iš stacionarios būsenos su energija E mį energijos būseną E n yra lygus skirtumui tarp atomo energijų dviejose kvantinėse būsenose:

∆E = E m – E n = hv,

kur v yra spinduliuotės dažnis, h\u003d 2ph \u003d 6,62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

Kvantinis atomo sandaros modelis

Ateityje kai kurios N. Bohro teorijos nuostatos buvo papildytos ir permąstytos. Reikšmingiausias pokytis buvo elektronų debesies sąvokos įvedimas, kuris pakeitė elektrono tik kaip dalelės sampratą. Vėliau Boro teoriją pakeitė kvantinė teorija, kurioje atsižvelgiama į elektrono ir kitų elementariųjų dalelių, sudarančių atomą, bangines savybes.

pagrindu šiuolaikinė teorija atomo struktūra yra planetinis modelis, papildytas ir patobulintas. Pagal šią teoriją atomo branduolį sudaro protonai (teigiamai įkrautos dalelės) ir neuronai (neįkrautos dalelės). O aplink branduolį elektronai (neigiamai įkrautos dalelės) juda neapibrėžtomis trajektorijomis.

Ar turite kokių nors klausimų? Ar norite sužinoti daugiau apie atominės struktūros modelius?
Norėdami gauti korepetitoriaus pagalbą – registruokitės.
Pirma pamoka nemokama!

svetainę, visiškai ar iš dalies nukopijavus medžiagą, būtina nuoroda į šaltinį.

Istoriniai atomo modeliai1 atspindi tam tikrą mokslo raidos laikotarpį atitinkančius žinių lygius.

Pirmasis atominių modelių kūrimo etapas pasižymėjo tuo, kad nebuvo eksperimentinių duomenų apie jo struktūrą.

Aiškindami mikrokosmoso reiškinius, mokslininkai, remdamiesi klasikinės mechanikos dėsniais, ieškojo analogijų makrokosmose.

Cheminio atomizmo kūrėjas J. Daltonas (1803 m.) manė, kad to paties cheminio elemento atomai yra tos pačios sferinės mažiausios, taigi ir nedalomos dalelės.

Prancūzų fizikas Jeanas Baptiste'as Perrinas (1901) pasiūlė modelį, kuris iš tikrųjų numatė „planetinį“ modelį. Pagal šį modelį atomo centre yra teigiamai įkrautas branduolys, aplink kurį tam tikromis orbitomis, kaip planetos aplink Saulę, juda neigiamo krūvio elektronai. Perrin modelis nepatraukė mokslininkų dėmesio, nes davė tik kokybinę, bet ne kiekybinę atomo charakteristiką (7 pav. tai rodo atomo branduolio krūvio ir elektronų skaičiaus neatitikimas). ).

1902 metais anglų fizikas Williamas Thomsonas (Kelvinas) išplėtojo idėją apie atomą kaip teigiamai įkrautą sferinę dalelę, kurios viduje svyruoja (spinduliuoja ir sugeria energiją) neigiamo krūvio elektronai. Kelvinas atkreipė dėmesį į tai, kad elektronų skaičius lygus teigiamam rutulio krūviui, todėl apskritai atomas neturi elektros krūvio (7 pav.).

Po metų vokiečių fizikas Philippas Lenardas pasiūlė modelį, pagal kurį atomas yra tuščiavidurė sfera, kurios viduje yra elektriniai dipoliai (dinamidai). Šių dipolių užimamas tūris yra daug mažesnis nei sferos tūris, o pagrindinė atomo dalis yra tuščia.

Pagal japonų fiziko Gontaro (Hantaro) Nagaokos (1904) idėjas, teigiamai įkrautas branduolys yra atomo centre, o elektronai erdvėje juda aplink branduolį plokščiais žiedais, primenančiais Saturno planetos žiedus (tai modelis buvo vadinamas „Saturno“ atomu). Dauguma mokslininkų nekreipė dėmesio į Nagaokos idėjas, nors jos tam tikru mastu turi kažką bendro su šiuolaikine atominės orbitos idėja.

Nė vienas iš nagrinėjamų modelių (7 pav.) nepaaiškino, kaip cheminių elementų savybės yra susijusios su jų atomų sandara.

Ryžiai. 7. Kai kurie istoriniai atomo modeliai

1907 m. J. J. Thomson pasiūlė statinį atomo struktūros modelį, vaizduojantį atomą kaip sferinę dalelę, įkrautą teigiama elektra, kurioje neigiamo krūvio elektronai pasiskirsto tolygiai ( modelis"pudingas“, 7 pav.).

Matematiniai skaičiavimai parodė, kad elektronai atome turi būti ant koncentriškai išsidėsčiusių žiedų. Tomsonui labai sekėsi svarbi išvada: periodinio cheminių elementų savybių kitimo priežastis siejama su jų atomų elektroninės sandaros ypatumais. Dėl to Thomsono atomo modelį labai įvertino jo amžininkai. Tačiau tai nepaaiškino tam tikrų reiškinių, pavyzdžiui, α dalelių sklaidos, kai jos praeina per metalinę plokštę.

Remdamasis savo idėjomis apie atomą, Tomsonas išvedė α dalelių vidutinio nuokrypio apskaičiavimo formulę ir šis skaičiavimas parodė, kad tokių dalelių išsibarstymo dideliais kampais tikimybė yra artima nuliui. Tačiau eksperimentiškai įrodyta, kad maždaug viena iš aštuonių tūkstančių alfa dalelių, nukritusių ant aukso folijos, yra nukreipta didesniu nei 90° kampu. Tai prieštaravo Thomsono modeliui, kuriame nukrypimai buvo tik nedideliais kampais.

Ernestas Rutherfordas, apibendrindamas eksperimentinius duomenis, 1911 m. pasiūlė „planetinį“ (kartais vadinamą „branduoliniu“) atomo sandaros modelį, pagal kurį 99,9 % atomo masės ir jo teigiamo krūvio yra sutelkta labai mažame branduolyje, t. o neigiamo krūvio elektronai, kurių skaičius lygus branduolio krūviui, sukasi aplink jį kaip planetos saulės sistema 1 (7 pav.).

Rutherfordas kartu su savo mokiniais parengė eksperimentus, kurie leido ištirti atomo sandarą (8 pav.). Teigiamai įkrautų dalelių (α-dalelių) srautas buvo nukreiptas į plonos metalinės (aukso) folijos 2 paviršių iš radioaktyviosios spinduliuotės šaltinio 1. Pakeliui buvo sumontuotas fluorescencinis ekranas 3, kuris leido stebėti tolesnio α dalelių judėjimo kryptį.

Ryžiai. 8. Rutherfordo patirtis

Nustatyta, kad dauguma α dalelių prasiskverbė pro foliją, praktiškai nekeičiant krypties. Tik atskiros dalelės (vidutiniškai viena iš dešimties tūkstančių) buvo nukreiptos ir skriejo beveik priešinga kryptimi. Padaryta išvada, kad didžioji atomo masės dalis yra sutelkta teigiamai įkrautame branduolyje, todėl α dalelės yra taip stipriai nukreiptos (9 pav.).

Ryžiai. 9. α-dalelių sklaida atomo branduolyje

Elektronai, judantys atome, pagal elektromagnetizmo dėsnius, turi skleisti energiją ir, ją praradę, traukti į priešingai įkrautą branduolį ir todėl „nukristi“ ant jo. Tai turėtų lemti atomo išnykimą, bet kadangi tai neįvyko, buvo padaryta išvada, kad šis modelis buvo netinkamas.

XX amžiaus pradžioje vokiečių fizikas Maxas Planckas ir fizikas teoretikas Albertas Einšteinas sukūrė kvantinę šviesos teoriją. Pagal šią teoriją spinduliavimo energija, tokia kaip šviesa, skleidžiama ir sugeriama ne nuolat, o atskiromis dalimis (kvantais). Be to, skirtingų spindulių energijos kvanto reikšmė nėra vienoda ir yra proporcinga elektromagnetinės bangos virpesių dažniui: E = hν, kur h – Planko konstanta lygi 6,6266 10 -34 J s, ν yra spinduliavimo dažnis. Šią energiją neša šviesos dalelės - fotonai.

Bandydamas dirbtinai sujungti klasikinės mechanikos ir kvantinės teorijos dėsnius, danų fizikas Nielsas Bohras 1913 metais Rutherfordo atomo modelį papildė dviem postulatais apie laipsnišką (diskrečią) elektronų energijos kitimą atome. Bohras manė, kad elektronas vandenilio atome gali būti tik tiksliai apibrėžtoje vietoje stacionarios orbitos, kurių spinduliai yra susiję vienas su kitu kaip kvadratai natūraliuosius skaičius (1 2: 2 2: 3 2: ... :2 p). Elektronai juda aplink atomo branduolį nejudančiomis orbitomis. Atomas yra stabilios būsenos, nesugeria ir neišskiria energijos – tai pirmasis Boro postulatas. Pagal antrąjį postulatą energijos emisija įvyksta tik tada, kai elektronas juda į orbitą arčiau atomo branduolio. Kai elektronas juda į tolimesnę orbitą, atomas sugeria energiją. Šį modelį 1916 m. patobulino vokiečių fizikas teoretikas Arnoldas Sommerfeldas, kuris atkreipė dėmesį į elektronų judėjimą išilgai elipsinės orbitos.

Planetinis modelis dėl savo matomumo ir Bohro postulatų, ilgas laikas naudojamas atominiams ir molekuliniams reiškiniams paaiškinti. Tačiau paaiškėjo, kad elektrono judėjimas atome, atomo stabilumas ir savybės, priešingai nei planetų judėjimas ir Saulės sistemos stabilumas, negali būti aprašyti klasikinės mechanikos dėsniais. Ši mechanika remiasi Niutono dėsniais, o jos tyrimo objektas – makroskopinių kūnų judėjimas, atliekamas greičiais, kurie yra maži, palyginti su šviesos greičiu. Atomo sandarai apibūdinti būtina pritaikyti kvantinės (banginės) mechanikos sampratas apie mikrodalelių dvigubą korpuskuliarinę-banginę prigimtį, kurias XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje suformulavo fizikai teoretikai: prancūzas Louis de Broglie, vokiečiai Werneris. Heisenbergai ir Erwinas Schrödingeris, anglas Paulas Diracas ir kt.

1924 metais Louisas de Broglie iškėlė hipotezę, kad elektronas turi bangines savybes (pirmasis kvantinės mechanikos principas) ir pasiūlė jo bangos ilgio apskaičiavimo formulę. Atomo stabilumas paaiškinamas tuo, kad jame esantys elektronai juda ne orbitomis, o tam tikrose erdvės srityse aplink branduolį, vadinamose atominėmis orbitomis. Elektronas užima beveik visą atomo tūrį ir negali „nukristi ant jo centre esančio branduolio“.

1926 m. Schrödingeris, tęsdamas L. de Broglie idėjų apie elektrono bangines savybes plėtojimą, empiriškai pasirinko matematinę lygtį, panašią į stygos virpesių lygtį, kurią naudojant galima apskaičiuoti elektrono rišimosi energijas atome skirtingi energijos lygiai. Ši lygtis tapo pagrindine kvantinės mechanikos lygtimi.

Elektrono banginių savybių atradimas parodė, kad žinių apie makrokosmosą skleidimas mikrokosmoso objektams yra neteisėtas. 1927 metais Heisenbergas nustatė, kad tam tikru greičiu neįmanoma nustatyti tikslios elektrono padėties erdvėje, todėl idėjos apie elektrono judėjimą atome yra tikimybinio pobūdžio (antrasis kvantinės mechanikos principas).

Kvantinis mechaninis atomo modelis (1926) aprašo atomo būseną. matematines funkcijas ir neturi geometrinės išraiškos (10 pav.). Tokiame modelyje neatsižvelgiama į atomo struktūros dinamiškumą ir elektrono, kaip dalelės, dydžio klausimą. Manoma, kad elektronai užima tam tikrus energijos lygius ir išskiria arba sugeria energiją perėjimo į kitus lygius metu. Ant pav. 10 energijos lygių schematiškai parodyta kaip koncentriniai žiedai, esantys skirtingais atstumais nuo atomo branduolio. Rodyklės rodo elektronų perėjimus tarp energijos lygiai ir šiuos perėjimus lydinti fotonų emisija. Schema parodyta kokybiškai ir neatspindi realių atstumų tarp energijos lygių, kurie vienas nuo kito gali skirtis dešimtis kartų.

1931 metais amerikiečių mokslininkas Gilbertas White'as pirmą kartą pasiūlė grafinį atomų orbitalių vaizdą ir atomo „orbitinį“ modelį (10 pav.). Atominių orbitų modeliai naudojami „elektronų tankio“ sąvokai atspindėti ir neigiamo krūvio pasiskirstymui aplink atomo branduolį arba molekulės atomų branduolių sistemą parodyti.


Ryžiai. 10. Istorinės ir modernūs modeliai atomas

1963 metais amerikiečių menininkas, skulptorius ir inžinierius Kennethas Snelsonas pasiūlė atomo elektronų apvalkalų „žiedo formos modelį“ (10 pav.), kuris paaiškina kiekybinį elektronų pasiskirstymą atome per stabilius elektronų apvalkalus. Kiekvienas elektronas yra modeliuojamas žiedo magnetu (arba uždara kilpa su elektros šokas turintys magnetinį momentą). Žiediniai magnetai traukia vienas kitą ir sudaro simetriškas formas iš žiedų - ringhedra. Dviejų polių buvimas magnetuose nustato apribojimą galimi variantaižiedų mazgai. Stabilių elektronų apvalkalų modeliai yra simetriškiausios žiedų figūros, sudarytos atsižvelgiant į jų magnetines savybes.

Sukio buvimas elektrone (žr. 5 skyrių) yra viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl atome susidaro stabilūs elektronų apvalkalai. Elektronai sudaro poras su priešingais sukimais. Elektronų poros arba užpildytos atominės orbitalės modelis su žiedu yra du žiedai, esantys lygiagrečiose plokštumose priešingose ​​atomo branduolio pusėse. Kai šalia atomo branduolio yra daugiau nei viena elektronų pora, žiedai-elektronai yra priversti tarpusavyje orientuotis, sudarydami elektronų apvalkalą. Šiuo atveju glaudžiai išdėstyti žiedai turi skirtingas magnetines kryptis jėgos linijos, kuris žymimas skirtinga spalvažiedai, vaizduojantys elektronus.

Modelio eksperimentas rodo, kad stabiliausias iš visų galimų žiedinių modelių yra 8 žiedų modelis. Geometriškai modelis suformuotas taip, tarsi sferos pavidalo atomas būtų padalintas į 8 dalis (tris kartus perpus) ir kiekvienoje dalyje būtų įdėtas po vieną žiedą-elektroną. Modeliuose su žiedais naudojami dviejų spalvų žiedai: raudoni ir mėlyni, kurie atspindi teigiamą ir neigiama prasmė elektrono sukinys.

„Modelis su bangomis“ (10 pav.) yra panašus į „žiedinį“ su tuo skirtumu, kad kiekvienas atomo elektronas yra vaizduojamas „bangos“ žiedu, kuriame yra sveikasis skaičius bangų (kaip pasiūlė L. de Broglie).

Elektronų apvalkalo elektronų sąveiką šiame atomo modelyje rodo mėlynos ir raudonos „bangos“ žiedų sąlyčio taškų sutapimas su stovinčių bangų mazgais.

Atomo modeliai turi teisę egzistuoti ir taikymo ribas. Bet koks atomo modelis yra aproksimacija, supaprastinta forma atspindinti tam tikrą žinių apie atomą dalį. Tačiau nė vienas iš modelių visiškai neatspindi atomo ar jį sudarančių dalelių savybių.

Daugelis modelių šiandien yra tik istoriniai įdomūs. Kurdami mikropasaulio objektų modelius, mokslininkai rėmėsi tuo, ką galima tiesiogiai stebėti. Taip atsirado Perrin ir Rutherford (analogija su Saulės sistemos sandara), Nagaoka (savotiška Saturno planeta), Thomson ("razinų pudingas") modeliai. Kai kurios idėjos buvo atmestos (Lenardo dinaminis modelis), kitos po kurio laiko buvo peržiūrėtos iš naujo, bet jau naujame, aukštesniame lygyje. teorinis lygis: Perrin ir Kelvin modeliai buvo sukurti Rutherford ir Thomson modeliuose. Idėjos apie atomo sandarą nuolat tobulinamos. Kiek tikslus yra modernus – „kvantinis mechaninis“ modelis – parodys laikas. Būtent todėl spiralės viršuje nupieštas klaustukas, simbolizuojantis pažinimo kelią (7 pav.).

Atomo planetinis modelis

Planetinis atomo modelis: branduolys (raudonas) ir elektronai (žalias)

Atomo planetinis modelis, arba Rutherfordo modelis, - istorinis atomo struktūros modelis, kurį pasiūlė Ernestas Rutherfordas, atlikęs eksperimentą su alfa dalelių sklaida. Pagal šį modelį atomas susideda iš nedidelio teigiamai įkrauto branduolio, kuriame sutelkta beveik visa atomo masė, aplink kurį juda elektronai, lygiai taip pat, kaip planetos juda aplink saulę. Planetinis atomo modelis atitinka šiuolaikines idėjas apie atomo sandarą, atsižvelgiant į tai, kad elektronų judėjimas yra kvantinio pobūdžio ir nėra aprašytas klasikinės mechanikos dėsniais. Istoriškai Rutherfordo planetinis modelis pakeitė Josepho Johno Thomsono „slyvų pudingo modelį“, kuris teigia, kad neigiamai įkrauti elektronai yra patalpinti teigiamai įkrautame atome.

1911 m. Rutherfordas pasiūlė naują atomo struktūros modelį kaip jo vadovaujamo eksperimento dėl alfa dalelių sklaidos ant aukso folijos išvadą. Šios sklaidos metu netikėtai daug alfa dalelių išsibarstė dideliais kampais, o tai rodė, kad sklaidos centras mažas ir jame sutelktas nemažas elektros krūvis. Rutherfordo skaičiavimai parodė, kad sklaidos centras, teigiamai arba neigiamai įkrautas, turi būti bent 3000 kartų mažesnis už atomo dydį, kuris tuo metu jau buvo žinomas ir buvo įvertintas apie 10 -10 m. Kadangi elektronai buvo žinomi jau a. tą laiką ir nustatoma jų masė bei krūvis, tada sklaidos centras, kuris vėliau buvo vadinamas branduoliu, turėjo turėti priešingą elektronų krūvį. Rutherfordas nesusiejo krūvio kiekio su atominiu skaičiumi. Tokia išvada buvo padaryta vėliau. Ir pats Rutherfordas pasiūlė, kad krūvis yra proporcingas atominei masei.

Planetinio modelio trūkumas buvo jo nesuderinamumas su klasikinės fizikos dėsniais. Jei elektronai juda aplink branduolį kaip planeta aplink Saulę, tada jų judėjimas pagreitėja, todėl pagal klasikinės elektrodinamikos dėsnius jie turėtų skleisti elektromagnetines bangas, prarasti energiją ir kristi ant branduolio. Kitas planetinio modelio kūrimo žingsnis buvo Boro modelis, postuluojantis kitus, skirtingus nuo klasikinių, elektronų judėjimo dėsnius. Visiškai elektrodinamikos prieštaravimai sugebėjo išspręsti kvantinę mechaniką.


Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „Atomo planetinis modelis“ kituose žodynuose:

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

    Bohro į vandenilį panašaus atomo modelis (Z branduolio krūvis), kai neigiamai įkrautas elektronas yra uždarytas į atominį apvalkalą, supantį mažą teigiamai įkrautą atomo branduolį ... Wikipedia

    Modelis (pranc. modèle, ital. modelo, iš lot. modulio matas, matas, mėginys, norma), 1) pavyzdys, kuris tarnauja kaip etalonas (standartas) serijiniam ar masiniam dauginimui (M. automobilio, M. drabužių ir kt. .). ), taip pat bet kokio tipo, prekės ženklo ... ...

    I Modelis (modelis) Walteris (1891 m. sausio 24 d. Gentinas, Rytų Prūsija, 1945 m. balandžio 21 d., netoli Duisburgo), nacistinės Vokietijos generolas feldmaršalas (1944 m.). Kariuomenėje nuo 1909 m., dalyvavo 1914 m. I pasauliniame kare 18. Nuo 1940 m. lapkričio mėn. vadovavo 3-iajam tankui ... ... Didžioji sovietinė enciklopedija

    ATOMO STRUKTŪRA- (žr.) yra sudarytas iš trijų tipų (žr.), (žr.) ir (žr.) elementariųjų dalelių, sudarančių stabilią sistemą. Protonas ir neutronas yra atomo dalis (žr.), elektronai sudaro elektronų apvalkalą. Jėgos veikia branduolyje (žr.), kurių dėka ... ... Didžioji politechnikos enciklopedija

    Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. Atom (reikšmės). Helio atomas Atom (iš kitų graikų ... Wikipedia

    - (1871 1937), anglų fizikas, vienas iš radioaktyvumo teorijos ir atomo sandaros kūrėjų, mokslinės mokyklos įkūrėjas, Rusijos mokslų akademijos užsienio narys korespondentas (1922) ir SSRS akademijos garbės narys. mokslų (1925). Gimė Naujojoje Zelandijoje, baigusi ... enciklopedinis žodynas

    Helio atomas Atomas (kitas graikiškas ἄτομος nedalomas) yra mažiausia cheminio elemento dalis, kuri yra jo savybių nešėjas. Atomas susideda iš atomo branduolio ir jį supančio elektronų debesies. Atomo branduolys susideda iš teigiamai įkrautų protonų ir ... ... Vikipedijos

    Helio atomas Atomas (kitas graikiškas ἄτομος nedalomas) yra mažiausia cheminio elemento dalis, kuri yra jo savybių nešėjas. Atomas susideda iš atomo branduolio ir jį supančio elektronų debesies. Atomo branduolys susideda iš teigiamai įkrautų protonų ir ... ... Vikipedijos

Knygos

  • Lentelių komplektas. Fizika. 11 klasė (15 lentelių), . Mokomasis albumas iš 15 lapų. Transformatorius. Elektromagnetinė indukcija šiuolaikinėse technologijose. Elektroninės lempos. Katodinių spindulių kineskopas. Puslaidininkiai. puslaidininkinis diodas. Tranzistorius...

Taip pat rekomenduojame

Įkeliama...Įkeliama...