Kurš ierosināja planšetdatora moduli atoma struktūrai. Atomu planētu modelis

planētu modelis atoms

Atomu planētu modelis: kodols (sarkans) un elektroni (zaļš)

Atomu planētu modelis, vai Rezerforda modelis, - atoma uzbūves vēsturiskais modelis, kuru ierosināja Ernests Raterfords eksperimenta ar alfa daļiņu izkliedes rezultātā. Saskaņā ar šo modeli atoms sastāv no maza pozitīvi lādēta kodola, kurā ir koncentrēta gandrīz visa atoma masa, ap kuru pārvietojas elektroni, tāpat kā planētas pārvietojas ap sauli. Atoma planetārais modelis atbilst mūsdienu priekšstatiem par atoma uzbūvi, ņemot vērā to, ka elektronu kustībai ir kvantu raksturs un to neapraksta klasiskās mehānikas likumi. Vēsturiski Rezerforda planetārais modelis aizstāja Džozefa Džona Tomsona "plūmju pudiņa modeli", kas postulē, ka negatīvi lādēti elektroni atrodas pozitīvi lādētā atomā.

Rezerfords 1911. gadā ierosināja jaunu atoma struktūras modeli kā secinājumu no eksperimenta par alfa daļiņu izkliedi uz zelta folijas, kas tika veikts viņa vadībā. Ar šo izkliedi negaidīti liels skaits alfa daļiņas tika izkliedētas lielos leņķos, kas liecināja, ka izkliedes centrā ir mazs izmērs un tas satur nozīmīgu elektriskais lādiņš. Rezerforda aprēķini parādīja, ka izkliedes centram, kas ir pozitīvi vai negatīvi lādēts, jābūt vismaz 3000 reižu mazāks izmērs atoms, kas tobrīd jau bija zināms un tika lēsts apmēram 10 -10 m Tā kā tajā laikā elektroni jau bija zināmi, un tika noteikta to masa un lādiņš, tad izkliedes centram, ko vēlāk sauca par kodolu ir bijis pretējs lādiņš elektroniem. Rezerfords nesaistīja lādiņa daudzumu ar atomskaitli. Šāds secinājums tika izdarīts vēlāk. Un pats Rutherfords ierosināja, ka lādiņš ir proporcionāls atomu masai.

Planētu modeļa trūkums bija tā nesaderība ar klasiskās fizikas likumiem. Ja elektroni pārvietojas ap kodolu kā planētas ap Sauli, tad to kustība ir paātrināta, un tāpēc saskaņā ar klasiskās elektrodinamikas likumiem tiem vajadzēja izstarot elektromagnētiskie viļņi, zaudē enerģiju un nokrīt uz kodola. Nākamais solis planētu modeļa izstrādē bija Bora modelis, kas postulēja citus, no klasiskajiem atšķirīgus elektronu kustības likumus. Pilnīgi elektrodinamikas pretrunas spēja atrisināt kvantu mehāniku.

Wikimedia fonds. 2010 .

• Eise Eisingi planetārijs
• planētu fantāzija

Skatiet, kas ir "Atomu planētu modelis" citās vārdnīcās:

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

Bora atoma modelis- ūdeņradim līdzīga atoma Bora modelis (Z kodola lādiņš), kurā negatīvi lādēts elektrons ir ietverts atomu apvalks, kas ieskauj nelielu, pozitīvi lādētu atoma kodolu ... Wikipedia

Modelis (zinātnē)- Modelis (franču modèle, itāļu modelo, no latīņu moduļa mērs, mērs, paraugs, norma), 1) paraugs, kas kalpo kā standarts (standarts) sērijveida vai masveida pavairošanai (M. auto, M. apģērbi u.c.). ), kā arī jebkura veida, zīmola ... ...

Modelis- I modelis (modelis) Valters (1891. gada 24. janvārī Džentinā, Austrumprūsijā, 1945. gada 21. aprīlī netālu no Duisburgas), nacistiskās Vācijas ģenerālfeldmaršals (1944). Armijā no 1909. gada, piedalījies 1914. gada 1. pasaules karā 18. No 1940. gada novembra komandējis 3. tanku ... ... Lielā padomju enciklopēdija

ATOMA UZBŪVE- (skat.) būvēts no elementārdaļiņas trīs veidi (sk.), (sk.) un (sk.), veidojot stabilu sistēmu. Protons un neitrons ir atoma daļa (sk.), elektroni veido elektronu apvalku. Spēki darbojas kodolā (sk.), pateicoties kuriem ... ... Lielā Politehniskā enciklopēdija

Atom- Šim terminam ir arī citas nozīmes, skatiet Atom (nozīmes). Hēlija atoms Atom (no citām grieķu ... Wikipedia

Razerfords Ernests- (1871 1937), angļu fiziķis, viens no radioaktivitātes teorijas un atoma uzbūves radītājiem, dibinātājs zinātniskā skola, Krievijas Zinātņu akadēmijas ārvalstu korespondentloceklis (1922) un PSRS Zinātņu akadēmijas goda loceklis (1925). Dzimis Jaunzēlandē, absolvējis...... enciklopēdiskā vārdnīca

Άτομο

korpuskulis- Hēlija atoms Atoms (cits grieķu ἄτομος nedalāms) mazākā daļa ķīmiskais elements, kas ir tā īpašību nesējs. Atoms sastāv no atoma kodols un apkārtējais elektronu mākonis. Atoma kodols sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un ... ... Wikipedia

asinsķermenīši- Hēlija atoms Atoms (cits grieķu ἄτομος nedalāms) ir ķīmiskā elementa mazākā daļa, kas ir tā īpašību nesējs. Atoms sastāv no atoma kodola un elektronu mākoņa, kas to ieskauj. Atoma kodols sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un ... ... Wikipedia

Grāmatas

• Galdu komplekts. Fizika. 11. klase (15 tabulas), . Izglītojošs albums ar 15 lapām. Transformators. Elektromagnētiskā indukcija iekšā modernās tehnoloģijas. Elektroniskās lampas. Katodstaru lampa. Pusvadītāji. pusvadītāju diode. Tranzistors...

Lekcija: Atomu planētu modelis

Atoma struktūra

Visprecīzākais veids, kā noteikt jebkuras vielas struktūru, ir spektrālā analīze. Katra elementa atoma starojums ir tikai individuāls. Tomēr, pirms izprotam, kā notiek spektrālā analīze, noskaidrosim, kāda ir jebkura elementa atoma struktūra.

Pirmo pieņēmumu par atoma uzbūvi sniedza J. Tomsons. Šis zinātnieks ilgu laiku pētīja atomus. Turklāt tieši viņam pieder elektrona atklājums, par ko viņš saņēma Nobela prēmija. Tomsona piedāvātajam modelim nebija nekāda sakara ar realitāti, bet tas bija pietiekami spēcīgs stimuls Razerfordam izpētīt atoma struktūru. Tomsona piedāvāto modeli sauca par "rozīņu pudiņu".

Tomsons uzskatīja, ka atoms ir cieta bumba ar negatīvu elektrisko lādiņu. Lai to kompensētu, elektroni ir iemaisīti bumbiņā, piemēram, rozīnēs. Rezumējot, elektronu lādiņš sakrīt ar visa kodola lādiņu, kas padara atomu neitrālu.

Pētot atoma struktūru, tika konstatēts, ka visi atomi iekšā cietvielas apņemties svārstīgas kustības. Un, kā zināms, jebkura kustīga daļiņa izstaro viļņus. Tāpēc katram atomam ir savs spektrs. Taču šie apgalvojumi nekādi neiederējās Tomsona modelī.

Rezerforda pieredze

Lai apstiprinātu vai atspēkotu Tomsona modeli, Rezerfords ierosināja eksperimentu, kura rezultātā alfa daļiņas bombardēja kāda elementa atomu. Šī eksperimenta rezultātā bija svarīgi redzēt, kā daļiņa uzvedīsies.

Alfa daļiņas tika atklātas rādija radioaktīvās sabrukšanas rezultātā. Viņu plūsmas bija alfa stari, kuru katrai daļiņai bija pozitīvs lādiņš. Daudzu pētījumu rezultātā tika noskaidrots, ka alfa daļiņa ir kā hēlija atoms, kurā nav elektronu. Izmantojot pašreizējās zināšanas, mēs zinām, ka alfa daļiņa ir hēlija kodols, savukārt Rezerfords uzskatīja, ka tie ir hēlija joni.

Katrai alfa daļiņai bija milzīga enerģija, kā rezultātā tā varēja lidot pie attiecīgajiem atomiem liels ātrums. Tāpēc eksperimenta galvenais rezultāts bija daļiņu novirzes leņķa noteikšana.

Eksperimentam Rezerfords izmantoja plānu zelta foliju. Viņš vērsa uz to ātrgaitas alfa daļiņas. Viņš pieļāva, ka šī eksperimenta rezultātā visas daļiņas lidos cauri folijai, turklāt ar nelielām novirzēm. Taču, lai par to pārliecinātos, viņš saviem skolēniem lika pārbaudīt, vai šajās daļiņās nav lielas novirzes.

Eksperimenta rezultāts pārsteidza pilnīgi visus, jo daudzas daļiņas ne tikai novirzījās par pietiekami lielu leņķi – daži novirzes leņķi sasniedza vairāk nekā 90 grādus.

Šie rezultāti pārsteidza pilnīgi visus, Raterfords stāstīja, ka bija sajūta, ka šāviņu ceļā būtu ievietots papīrs, kas neļāva alfa daļiņai iekļūt iekšā, kā rezultātā tā pagriezās atpakaļ.

Ja atoms būtu patiešām ciets, tad tam vajadzētu būt elektriskais lauks, kas palēnināja daļiņu. Tomēr ar laukuma spēku nepietika, lai viņu pilnībā apturētu, nemaz nerunājot par atgrūšanu. Tas nozīmē, ka Tomsona modelis tika atspēkots. Tāpēc Rutherford sāka strādāt pie jauna modeļa.

Rezerforda modelis

Lai iegūtu šādu eksperimenta rezultātu, ir nepieciešams koncentrēt pozitīvo lādiņu mazākā daudzumā, kā rezultātā rodas lielāks elektriskais lauks. Pēc lauka potenciāla formulas var noteikt nepieciešamais izmērs pozitīva daļiņa, kas varētu atvairīt alfa daļiņu pretējā virzienā. Tās rādiusam ir jābūt no maksimālā 10-15 m. Tāpēc Rezerfords ierosināja atoma planētu modeli.

Šis modelis ir nosaukts tā iemesla dēļ. Fakts ir tāds, ka atoma iekšpusē ir pozitīvi uzlādēts kodols, kas līdzīgs Saulei Saules sistēmā. Elektroni riņķo ap kodolu kā planētas. Saules sistēma ir sakārtota tā, ka planētas tiek piesaistītas Saulei ar palīdzību gravitācijas spēki tomēr tie nenokrīt uz Saules virsmas pieejamā ātruma dēļ, kas tos notur savā orbītā. Tas pats notiek ar elektroniem – Kulona spēki piesaista elektronus kodolam, bet rotācijas dēļ tie nenokrīt uz kodola virsmas.

Pilnīgi pareizs izrādījās viens Tomsona pieņēmums – kopējais elektronu lādiņš atbilst kodola lādiņam. Taču spēcīgas mijiedarbības rezultātā elektroni var tikt izsisti no savas orbītas, kā rezultātā lādiņš netiek kompensēts un atoms pārvēršas par pozitīvi lādētu jonu.

Ļoti svarīga informācija par atoma struktūru ir tāda, ka gandrīz visa atoma masa ir koncentrēta kodolā. Piemēram, ūdeņraža atomam ir tikai viens elektrons, kura masa ir vairāk nekā pusotru tūkstoti reižu mazāka par kodola masu.

Pirmā informācija par kompleksu atoma uzbūve tika iegūti, pētot elektriskās strāvas pārejas procesus caur šķidrumiem. XIX gadsimta trīsdesmitajos gados. pieredzi izcils fiziķis M. Faradejs tika novests pie domas, ka elektrība pastāv atsevišķas vienības maksas veidā.

Dažu elementu atomu spontānas sabrukšanas atklāšana, ko sauc par radioaktivitāti, bija tiešs pierādījums atoma struktūras sarežģītībai. 1902. gadā angļu zinātnieki Ernests Raterfords un Frederiks Sodijs pierādīja, ka radioaktīvās sabrukšanas laikā urāna atoms pārvēršas divos atomos – torija atomā un hēlija atomā. Tas nozīmēja, ka atomi nav nemainīgas, neiznīcināmas daļiņas.

Rezerforda atoma modelis

Pētot šaura alfa daļiņu kūļa iziešanu caur plāniem matērijas slāņiem, Rezerfords atklāja, ka lielākā daļa alfa daļiņu iziet cauri metāla folijai, kas sastāv no daudziem tūkstošiem atomu slāņu, nenovirzoties no sākotnējā virziena, nepiedzīvojot izkliedi, it kā tur būtu. viņu ceļā nav šķēršļu.nav šķēršļu. Tomēr dažas daļiņas tika novirzītas lielos leņķos, piedzīvojot lielu spēku darbību.

Pamatojoties uz eksperimentu rezultātiem, lai novērotu alfa daļiņu izkliedi vielā Rezerfords ierosināja atoma struktūras planētu modeli. Saskaņā ar šo modeli atoma uzbūve ir līdzīga Saules sistēmas uzbūvei. Katra atoma centrā ir pozitīvi uzlādēts kodols ar rādiusu ≈ 10 -10 m, tāpat kā planētas, tās cirkulē negatīvi lādēti elektroni. Gandrīz visa masa ir koncentrēta atoma kodolā. Alfa daļiņas var iziet cauri tūkstošiem atomu slāņu bez izkliedes, jo lielākā daļa telpas atomu iekšienē ir tukša, un sadursmes ar vieglajiem elektroniem gandrīz neietekmē smago alfa daļiņu kustību. Alfa daļiņu izkliede notiek sadursmēs ar atomu kodoliem.

Rezerforda atoma modelis nespēja izskaidrot visas atomu īpašības.

Saskaņā ar klasiskās fizikas likumiem atomam, kas sastāv no pozitīvi lādēta kodola un elektroniem riņķveida orbītās, ir jāizstaro elektromagnētiskie viļņi. Elektromagnētisko viļņu starojumam vajadzētu izraisīt potenciālās enerģijas samazināšanos kodola-elektronu sistēmā, pakāpenisku elektronu orbītas rādiusa samazināšanos un elektrona krišanu uz kodolu. Taču atomi parasti neizstaro elektromagnētiskos viļņus, elektroni nekrīt uz atomu kodoliem, tas ir, atomi ir stabili.

N. Bora kvantu postulāti

Izskaidrot atomu stabilitāti Nīls Bors ierosināja atteikties no ierastajām klasiskajām idejām un likumiem, skaidrojot atomu īpašības.

Atomu pamatīpašības saņem konsekventu kvalitatīvu skaidrojumu, pamatojoties uz pieņemšanu N. Bora kvantu postulāti.

1. Elektrons riņķo ap kodolu tikai stingri noteiktās (stacionārās) riņķveida orbītās.

2. Atomu sistēma var atrasties tikai noteiktos stacionāros vai kvantu stāvokļos, no kuriem katrs atbilst noteiktai enerģijai E. Stacionāros stāvokļos atoms enerģiju neizstaro.

Atoma stacionārs stāvoklis ar minimālais krājums enerģija tiek saukta galvenais stāvoklis, tiek saukti visi pārējie stāvokļi ierosinātie (kvantu) stāvokļi. Pamatstāvoklī atoms var būt bezgalīgi garš, atoma dzīves ilgums ierosinātā stāvoklī ilgst 10 -9 -10 -7 sekundes.

3. Enerģijas emisija vai absorbcija notiek tikai tad, kad atoms pāriet no viena stacionāra stāvokļa uz citu. kvantu enerģija elektromagnētiskā radiācija pārejot no stacionāra stāvokļa ar enerģiju E m enerģijas stāvoklī E n ir vienāds ar starpību starp atoma enerģijām divos kvantu stāvokļos:

∆E = E m – E n = hv,

kur v ir starojuma frekvence, h\u003d 2ph \u003d 6,62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

Atoma struktūras kvantu modelis

Nākotnē daži N. Bora teorijas nosacījumi tika papildināti un pārdomāti. Būtiskākās izmaiņas bija elektronu mākoņa jēdziena ieviešana, kas aizstāja jēdzienu elektrons tikai kā daļiņa. Vēlāk Bora teorija tika aizstāta ar kvantu teoriju, kas ņem vērā elektronu un citu elementārdaļiņu, kas veido atomu, viļņu īpašības.

pamata mūsdienu teorija atoma struktūra ir planētu modelis, papildināts un uzlabots. Saskaņā ar šo teoriju atoma kodols sastāv no protoniem (pozitīvi lādētām daļiņām) un neironiem (neuzlādētām daļiņām). Un ap kodolu elektroni (negatīvi lādētas daļiņas) pārvietojas pa nenoteiktām trajektorijām.

Vai jums ir kādi jautājumi? Vai vēlaties uzzināt vairāk par atomu struktūras modeļiem?
Lai saņemtu pasniedzēja palīdzību - reģistrējieties.
Pirmā nodarbība bez maksas!

vietne, pilnībā vai daļēji kopējot materiālu, ir nepieciešama saite uz avotu.

Atomu vēsturiskie modeļi1 atspoguļo zināšanu līmeņus, kas atbilst noteiktam zinātnes attīstības periodam.

Pirmajam atomu modeļu izstrādes posmam bija raksturīgs eksperimentālu datu trūkums par tā struktūru.

Izskaidrojot mikrokosmosa parādības, zinātnieki meklēja analoģijas makrokosmosā, paļaujoties uz klasiskās mehānikas likumiem.

Ķīmiskā atomisma radītājs Dž.Daltons (1803) pieņēma, ka viena un tā paša ķīmiskā elementa atomi ir vienas un tās pašas sfēriskas mazākās, tātad nedalāmas daļiņas.

Franču fiziķis Žans Batists Perins (1901) ierosināja modeli, kas faktiski paredzēja "planētu" modeli. Saskaņā ar šo modeli atoma centrā atrodas pozitīvi uzlādēts kodols, ap kuru noteiktās orbītās, piemēram, planētas ap Sauli, pārvietojas negatīvi lādēti elektroni. Perrina modelis nepiesaistīja zinātnieku uzmanību, jo deva tikai kvalitatīvu, bet ne kvantitatīvu atoma īpašību (7. attēlā to parāda neatbilstība starp atoma kodola lādiņu un atomu skaitu). elektroni).

1902. gadā angļu fiziķis Viljams Tomsons (Kelvins) attīstīja ideju par atomu kā pozitīvi lādētu sfērisku daļiņu, kuras iekšpusē svārstās (izstaro un absorbē enerģiju) negatīvi lādēti elektroni. Kelvins vērsa uzmanību uz to, ka elektronu skaits ir vienāds ar sfēras pozitīvo lādiņu, tāpēc kopumā atomam nav elektriskā lādiņa (7. att.).

Gadu vēlāk vācu fiziķis Filips Lenards ierosināja modeli, saskaņā ar kuru atoms ir doba sfēra, kuras iekšpusē atrodas elektriskie dipoli (dinamīdi). Šo dipolu aizņemtais tilpums ir daudz mazāks par sfēras tilpumu, un galvenā atoma daļa ir tukša.

Saskaņā ar japāņu fiziķa Gontaro (Hantaro) Nagaokas (1904) idejām atoma centrā atrodas pozitīvi uzlādēts kodols, un elektroni pārvietojas telpā ap kodolu plakanos gredzenos, kas atgādina planētas Saturna gredzenus (šī modelis tika saukts par "Saturna" atomu). Lielākā daļa zinātnieku nav pievērsuši uzmanību Nagaokas idejām, lai gan tām zināmā mērā ir kaut kas kopīgs ar mūsdienu ideju par atomu orbitāli.

Neviens no aplūkotajiem modeļiem (7. att.) nepaskaidroja, kā ķīmisko elementu īpašības ir saistītas ar to atomu uzbūvi.

Rīsi. 7. Daži vēsturiski atoma modeļi

1907. gadā J. J. Tomsons ierosināja statisku atoma struktūras modeli, kas attēlo atomu kā sfērisku daļiņu, kas uzlādēta ar pozitīvu elektrību, kurā negatīvi lādētie elektroni ir vienmērīgi sadalīti ( modelis"pudiņš", 7. att.).

Matemātiskie aprēķini ir parādījuši, ka elektroniem atomā jāatrodas uz koncentriski izkārtotiem gredzeniem. Tomsonam izdevās ļoti svarīgs secinājums: ķīmisko elementu īpašību periodisko izmaiņu iemesls ir saistīts ar to atomu elektroniskās struktūras iezīmēm. Pateicoties tam, Tomsona atoma modeli augstu novērtēja viņa laikabiedri. Tomēr tas nepaskaidroja noteiktas parādības, piemēram, α-daļiņu izkliedi, kad tās iet cauri metāla plāksnei.

Pamatojoties uz savām idejām par atomu, Tomsons atvasināja formulu α-daļiņu vidējās novirzes aprēķināšanai, un šis aprēķins parādīja, ka šādu daļiņu izkliedes varbūtība lielos leņķos ir tuvu nullei. Tomēr ir eksperimentāli pierādīts, ka aptuveni viena no astoņiem tūkstošiem alfa daļiņu, kas nokrīt uz zelta folijas, tiek novirzīta leņķī, kas ir lielāks par 90°. Tas bija pretrunā ar Tomsona modeli, kurā tika pieņemtas novirzes tikai nelielos leņķos.

Ernests Raterfords, apkopojot eksperimentālos datus, 1911. gadā piedāvāja atoma uzbūves "planētu" (dažkārt sauktu par "kodolu") modeli, saskaņā ar kuru 99,9% no atoma masas un tā pozitīvais lādiņš ir koncentrēti ļoti mazā kodolā. un negatīvi lādēti elektroni, skaitlis, kas ir vienāds ar kodola lādiņu, griežas ap to, piemēram, planētas Saules sistēma 1 (7. att.).

Rezerfords kopā ar saviem studentiem veica eksperimentus, kas ļāva izpētīt atoma uzbūvi (8. att.). Pozitīvi lādētu daļiņu (α-daļiņu) plūsma tika novirzīta uz plānas metāla (zelta) folijas 2 virsmu no radioaktīvā starojuma avota 1. Pa ceļam tika uzstādīts fluorescējošais ekrāns 3, kas ļāva novērot α-daļiņu tālākās kustības virzienu.

Rīsi. 8. Rezerforda pieredze

Tika konstatēts, ka lielākā daļa α-daļiņu izgāja cauri folijai, praktiski nemainot virzienu. Tikai atsevišķas daļiņas (vidēji viena no desmit tūkstošiem) tika novirzītas un lidoja gandrīz pretējā virzienā. Secināts, ka lielākā daļa atoma masas ir koncentrēta pozitīvi lādētajā kodolā, tāpēc α-daļiņas ir tik spēcīgi novirzītas (9. att.).

Rīsi. 9. α-daļiņu izkliede ar atoma kodolu

Elektroniem, kas pārvietojas atomā, saskaņā ar elektromagnētisma likumiem ir jāizstaro enerģija un, to zaudējot, jāpievelk pretēji uzlādētais kodols un līdz ar to "jākrīt" uz tā. Tam vajadzētu novest pie atoma pazušanas, bet, tā kā tas nenotika, tika secināts, ka šis modelis ir neadekvāts.

20. gadsimta sākumā vācu fiziķis Makss Planks un teorētiskais fiziķis Alberts Einšteins radīja gaismas kvantu teoriju. Saskaņā ar šo teoriju starojuma enerģija, piemēram, gaisma, tiek izstarota un absorbēta nevis nepārtraukti, bet atsevišķās porcijās (kvantos). Turklāt enerģijas kvanta vērtība nav vienāda dažādiem starojumiem un ir proporcionāla elektromagnētiskā viļņa svārstību frekvencei: E = hν, kur h – Planka konstante, kas vienāda ar 6,6266 10 -34 J s, ν ir starojuma frekvence. Šo enerģiju nes gaismas daļiņas - fotoni.

Mēģinot mākslīgi apvienot klasiskās mehānikas un kvantu teorijas likumus, dāņu fiziķis Nīls Bors 1913. gadā papildināja Raterforda atoma modeli ar diviem postulātiem par pakāpeniskām (diskrētām) elektronu enerģijas izmaiņām atomā. Bors uzskatīja, ka elektrons ūdeņraža atomā var atrasties tikai precīzi noteiktā vietā stacionāras orbītas, kuru rādiusi ir saistīti viens ar otru kā kvadrāti naturālie skaitļi (1 2: 2 2: 3 2: ... :2. lpp). Elektroni pārvietojas ap atoma kodolu stacionārās orbītās. Atoms atrodas stabilā stāvoklī, neabsorbē un neizstaro enerģiju – tāds ir Bora pirmais postulāts. Saskaņā ar otro postulātu enerģijas emisija notiek tikai tad, kad elektrons pārvietojas uz orbītu tuvāk atoma kodolam. Kad elektrons pārvietojas uz tālāku orbītu, atoms absorbē enerģiju. Šo modeli 1916. gadā uzlaboja vācu teorētiskais fiziķis Arnolds Zomerfelds, kurš norādīja uz elektronu kustību gar elipsveida orbītas.

Planētu modelis, pateicoties tā redzamībai un Bora postulātiem, ilgu laiku izmanto, lai izskaidrotu atomu un molekulāro parādību. Taču izrādījās, ka elektrona kustību atomā, atoma stabilitāti un īpašības, atšķirībā no planētu kustības un Saules sistēmas stabilitātes, nevar aprakstīt ar klasiskās mehānikas likumiem. Šī mehānika ir balstīta uz Ņūtona likumiem, un tās izpētes priekšmets ir makroskopisku ķermeņu kustība, kas tiek veikta ar ātrumu, kas ir mazs salīdzinājumā ar gaismas ātrumu. Lai aprakstītu atoma uzbūvi, jāpielieto kvantu (viļņu) mehānikas jēdzieni par mikrodaļiņu duālo korpuskulāro viļņu dabu, ko 20. gadsimta 20. gados formulēja teorētiskie fiziķi: francūzis Luiss de Broljē, vācieši Verners. Heizenbergs un Ervins Šrēdingers, anglis Pols Diraks un citi.

1924. gadā Luiss de Broglie izvirzīja hipotēzi, ka elektronam piemīt viļņu īpašības (pirmais kvantu mehānikas princips) un ierosināja formulu tā viļņa garuma aprēķināšanai. Atoma stabilitāte skaidrojama ar to, ka tajā esošie elektroni nepārvietojas pa orbītām, bet gan noteiktos telpas apgabalos ap kodolu, ko sauc par atomu orbitālēm. Elektrons aizņem gandrīz visu atoma tilpumu un nevar "uzkrist uz kodolu", kas atrodas tā centrā.

1926. gadā Šrēdingers, turpinot L. de Broglie ideju izstrādi par elektrona viļņu īpašībām, empīriski izvēlējās stīgu vibrāciju vienādojumam līdzīgu matemātisko vienādojumu, ar kuru var aprēķināt elektrona saistīšanās enerģijas atomā plkst. dažādi enerģijas līmeņi. Šis vienādojums ir kļuvis par kvantu mehānikas pamata vienādojumu.

Elektrona viļņu īpašību atklāšana parādīja, ka zināšanu izplatīšana par makrokosmosu mikrokosmosa objektiem ir nelikumīga. 1927. gadā Heizenbergs konstatēja, ka ar noteiktu ātrumu nav iespējams noteikt precīzu elektrona atrašanās vietu telpā, tāpēc priekšstatiem par elektrona kustību atomā ir varbūtības raksturs (otrais kvantu mehānikas princips).

Atomu kvantu mehāniskais modelis (1926) apraksta atoma stāvokli matemātiskās funkcijas un tam nav ģeometriskas izteiksmes (10. att.). Šāds modelis neņem vērā atoma struktūras dinamisko raksturu un jautājumu par elektrona kā daļiņas izmēru. Tiek uzskatīts, ka elektroni aizņem noteiktus enerģijas līmeņus un izstaro vai absorbē enerģiju, pārejot uz citiem līmeņiem. Uz att. 10 enerģijas līmeņi shematiski parādīti kā koncentriski gredzeni, kas atrodas dažādos attālumos no atoma kodola. Bultiņas parāda elektronu pārejas starp enerģijas līmeņi un fotonu emisija, kas pavada šīs pārejas. Shēma ir parādīta kvalitatīvi un neatspoguļo reālos attālumus starp enerģijas līmeņiem, kas var atšķirties viens no otra desmitiem reižu.

1931. gadā amerikāņu zinātnieks Gilberts Vaits pirmo reizi ierosināja grafisku atomu orbitāļu attēlojumu un atoma "orbitālo" modeli (10. att.). Atomu orbitāļu modeļi tiek izmantoti, lai atspoguļotu jēdzienu "elektronu blīvums" un demonstrētu negatīvā lādiņa sadalījumu ap kodolu atomā vai atomu kodolu sistēmu molekulā.

Rīsi. 10. Vēsturiskā un mūsdienīgi modeļi atoms

1963. gadā amerikāņu mākslinieks, tēlnieks un inženieris Kenets Snelsons ierosināja atoma elektronu čaulu "modeli ar gredzenu" (10. att.), kas izskaidro elektronu kvantitatīvo sadalījumu atomā pa stabiliem elektronu apvalkiem. Katrs elektrons tiek modelēts ar gredzena magnētu (vai slēgtu cilpu ar elektrošoks kam ir magnētiskais moments). Gredzenu magnēti tiek piesaistīti viens otram un veido simetriskas formas no gredzeniem - ringhedra. Divu polu klātbūtne magnētos uzliek ierobežojumu iespējamie varianti gredzenu komplekti. Stabilu elektronu apvalku modeļi ir simetriskākās gredzenu figūras, kas veidotas, ņemot vērā to magnētisko īpašību klātbūtni.

Spin klātbūtne elektronā (skat. 5. nodaļu) ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc atomā veidojas stabilas elektronu čaulas. Elektroni veido pārus ar pretējiem griezieniem. Elektronu pāra modelis ar gredzenveida virsmu jeb piepildīta atoma orbitāle ir divi gredzeni, kas atrodas paralēlās plaknēs atoma kodola pretējās pusēs. Kad atoma kodola tuvumā atrodas vairāk nekā viens elektronu pāris, gredzeni-elektroni ir spiesti savstarpēji orientēties, veidojot elektronu apvalku. Šajā gadījumā cieši izvietotiem gredzeniem ir dažādi magnētiskie virzieni spēka līnijas, kas ir apzīmēts dažāda krāsa gredzeni, kas attēlo elektronus.

Modeļa eksperiments parāda, ka visstabilākais no visiem iespējamiem gredzenveida modeļiem ir 8 gredzenu modelis. Ģeometriski modelis veidots tā, it kā atoms sfēras formā tiktu sadalīts 8 daļās (dalīts trīs reizes uz pusēm) un katrā daļā ievietots viens gredzens-elektrons. Gredzenveida modeļos tiek izmantoti divu krāsu gredzeni: sarkans un zils, kas atspoguļo pozitīvo un negatīva nozīme elektrona spins.

"Modelis ar viļņu seju" (10. att.) ir līdzīgs "gredzenveida" modelim ar atšķirību, ka katrs atoma elektrons ir attēlots ar "viļņu" gredzenu, kurā ir vesels viļņu skaits (kā ierosināja L. de Broglie).

Elektronu apvalka elektronu mijiedarbību uz šī atoma modeļa parāda zilā un sarkanā "viļņa" gredzena saskares punktu sakritība ar stāvviļņu mezgliem.

Atomu modeļiem ir tiesības pastāvēt un pielietojuma robežas. Jebkurš atoma modelis ir tuvinājums, kas vienkāršotā veidā atspoguļo noteiktu zināšanu daļu par atomu. Bet neviens no modeļiem pilnībā neatspoguļo atoma vai to veidojošo daļiņu īpašības.

Daudzi modeļi mūsdienās ir tikai vēsturiski interesanti. Veidojot mikropasaules objektu modeļus, zinātnieki paļāvās uz to, ko var tieši novērot. Tādā veidā parādījās Perrina un Rutherforda (analoģija ar Saules sistēmas uzbūvi), Nagaokas (sava ​​veida planēta Saturns), Tomsona ("rozīņu pudiņš") modeļi. Dažas idejas tika atmestas (Lenarda dinamiskais modelis), citas pēc kāda laika tika apskatītas atkārtoti, taču jaunā, augstākā līmenī. teorētiskais līmenis: Perrina un Kelvina modeļi tika izstrādāti Rezerforda un Tomsona modeļos. Idejas par atoma uzbūvi tiek nepārtraukti pilnveidotas. Cik precīzs ir modernais - "kvantu mehāniskais" modelis - rādīs laiks. Tāpēc spirāles augšpusē ir uzzīmēta jautājuma zīme, kas simbolizē izziņas ceļu (7. att.).

Atomu planētu modelis

Atomu planētu modelis: kodols (sarkans) un elektroni (zaļš)

Atomu planētu modelis, vai Rezerforda modelis, - atoma uzbūves vēsturiskais modelis, kuru ierosināja Ernests Raterfords eksperimenta ar alfa daļiņu izkliedes rezultātā. Saskaņā ar šo modeli atoms sastāv no maza pozitīvi lādēta kodola, kurā ir koncentrēta gandrīz visa atoma masa, ap kuru pārvietojas elektroni, tāpat kā planētas pārvietojas ap sauli. Atoma planetārais modelis atbilst mūsdienu priekšstatiem par atoma uzbūvi, ņemot vērā to, ka elektronu kustībai ir kvantu raksturs un to neapraksta klasiskās mehānikas likumi. Vēsturiski Rezerforda planetārais modelis aizstāja Džozefa Džona Tomsona "plūmju pudiņa modeli", kas postulē, ka negatīvi lādēti elektroni atrodas pozitīvi lādētā atomā.

Rezerfords 1911. gadā ierosināja jaunu atoma struktūras modeli kā secinājumu no eksperimenta par alfa daļiņu izkliedi uz zelta folijas, kas tika veikts viņa vadībā. Šīs izkliedes laikā lielos leņķos tika izkliedēts negaidīti liels skaits alfa daļiņu, kas liecināja, ka izkliedes centrs ir mazs un tajā koncentrējās ievērojams elektriskais lādiņš. Rezerforda aprēķini parādīja, ka izkliedes centram, pozitīvi vai negatīvi lādētam, jābūt vismaz 3000 reižu mazākam par atoma izmēru, kas tolaik jau bija zināms un tika lēsts apmēram 10 -10 m Tā kā elektroni bija zināmi jau plkst. tajā laikā, un tiek noteikta to masa un lādiņš, tad izkliedes centram, ko vēlāk sauca par kodolu, vajadzēja būt ar pretēju lādiņu elektroniem. Rezerfords nesaistīja lādiņa daudzumu ar atomskaitli. Šāds secinājums tika izdarīts vēlāk. Un pats Rutherfords ierosināja, ka lādiņš ir proporcionāls atomu masai.

Planētu modeļa trūkums bija tā nesaderība ar klasiskās fizikas likumiem. Ja elektroni pārvietojas ap kodolu kā planēta ap Sauli, tad to kustība tiek paātrināta, un tāpēc saskaņā ar klasiskās elektrodinamikas likumiem tiem vajadzētu izstarot elektromagnētiskos viļņus, zaudēt enerģiju un krist uz kodolu. Nākamais solis planētu modeļa izstrādē bija Bora modelis, kas postulēja citus, no klasiskajiem atšķirīgus elektronu kustības likumus. Pilnīgi elektrodinamikas pretrunas spēja atrisināt kvantu mehāniku.

Wikimedia fonds. 2010 .

Skatiet, kas ir "Atomu planētu modelis" citās vārdnīcās:

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

Bora modelis ūdeņradim līdzīgam atomam (Z kodollādiņš), kur negatīvi lādēts elektrons ir ietverts atoma apvalkā, kas ieskauj mazu, pozitīvi lādētu atoma kodolu ... Wikipedia

Modelis (franču modèle, itāļu modelo, no latīņu moduļa mērs, mērs, paraugs, norma), 1) paraugs, kas kalpo kā standarts (standarts) sērijveida vai masveida pavairošanai (automašīnas M., apģērba M. utt. .). ), kā arī jebkura veida, zīmola ... ...

I Modelis (modelis) Valters (1891. gada 24. janvārī Džentinā, Austrumprūsijā, 1945. gada 21. aprīlī netālu no Duisburgas), nacistiskās Vācijas ģenerālfeldmaršals (1944). Armijā no 1909. gada, piedalījies 1914. gada 1. pasaules karā 18. No 1940. gada novembra komandējis 3. tanku ... ... Lielā padomju enciklopēdija

ATOMA UZBŪVE- (skat.) ir veidots no trīs veidu elementārdaļiņām (sk.), (sk.) un (sk.), veidojot stabilu sistēmu. Protons un neitrons ir atoma daļa (sk.), elektroni veido elektronu apvalku. Spēki darbojas kodolā (sk.), pateicoties kuriem ... ... Lielā Politehniskā enciklopēdija

Šim terminam ir arī citas nozīmes, skatiet Atom (nozīmes). Hēlija atoms Atom (no citām grieķu ... Wikipedia

- (1871 1937), angļu fiziķis, viens no radioaktivitātes teorijas un atoma uzbūves pamatlicējiem, zinātniskās skolas dibinātājs, Krievijas Zinātņu akadēmijas ārvalstu korespondentloceklis (1922) un PSRS akadēmijas goda loceklis. Zinātnes (1925). Dzimis Jaunzēlandē, absolvējis...... enciklopēdiskā vārdnīca

Hēlija atoms Atoms (cits grieķu ἄτομος nedalāms) ir ķīmiskā elementa mazākā daļa, kas ir tā īpašību nesējs. Atoms sastāv no atoma kodola un elektronu mākoņa, kas to ieskauj. Atoma kodols sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un ... ... Wikipedia

Hēlija atoms Atoms (cits grieķu ἄτομος nedalāms) ir ķīmiskā elementa mazākā daļa, kas ir tā īpašību nesējs. Atoms sastāv no atoma kodola un elektronu mākoņa, kas to ieskauj. Atoma kodols sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un ... ... Wikipedia

Grāmatas

• Galdu komplekts. Fizika. 11. klase (15 tabulas), . Izglītojošs albums ar 15 lapām. Transformators. Elektromagnētiskā indukcija mūsdienu tehnoloģijās. Elektroniskās lampas. Katodstaru lampa. Pusvadītāji. pusvadītāju diode. Tranzistors...