Kto zaproponował moduł tabletu struktury atomu. Planetarny model atomu

model planetarny atom

Planetarny model atomu: jądro (czerwony) i elektrony (zielony)

Planetarny model atomu, lub Model Rutherforda, - historyczny model budowy atomu, który zaproponował Ernest Rutherford w wyniku eksperymentu z rozpraszaniem cząstek alfa. Zgodnie z tym modelem atom składa się z małego dodatnio naładowanego jądra, w którym skupiona jest prawie cała masa atomu, wokół którego poruszają się elektrony, tak jak planety poruszają się wokół Słońca. Planetarny model atomu odpowiada współczesnym wyobrażeniom o budowie atomu, biorąc pod uwagę fakt, że ruch elektronów ma charakter kwantowy i nie jest opisany prawami mechaniki klasycznej. Historycznie, planetarny model Rutherforda zastąpił „model budyń śliwkowy” Josepha Johna Thomsona, który postuluje, że ujemnie naładowane elektrony są umieszczone wewnątrz dodatnio naładowanego atomu.

Rutherford zaproponował nowy model budowy atomu w 1911 roku jako wniosek z przeprowadzonego pod jego kierownictwem eksperymentu nad rozpraszaniem cząstek alfa na folii złotej. Z tym rozproszeniem, niespodziewanie duża liczba cząstki alfa były rozpraszane pod dużymi kątami, co wskazuje, że centrum rozpraszania ma mały rozmiar i zawiera znaczącą ładunek elektryczny. Obliczenia Rutherforda wykazały, że centrum rozpraszania, naładowane dodatnio lub ujemnie, musi być co najmniej 3000 razy mniejszy rozmiar atom, który w tym czasie był już znany i szacowany na około 10 -10 m. Ponieważ w tym czasie elektrony były już znane, a ich masa i ładunek zostały określone, centrum rozpraszania, które później nazwano jądrem, musi miały przeciwny ładunek do elektronów. Rutherford nie wiązał ilości ładunku z liczbą atomową. Ten wniosek został wyciągnięty później. A sam Rutherford zasugerował, że ładunek jest proporcjonalny do masy atomowej.

Wadą modelu planetarnego była jego niezgodność z prawami fizyki klasycznej. Jeśli elektrony poruszają się wokół jądra jak planety wokół Słońca, to ich ruch jest przyspieszony, a zatem zgodnie z prawami klasycznej elektrodynamiki powinny były promieniować fale elektromagnetyczne, tracić energię i spadać na rdzeń. Kolejnym krokiem w rozwoju modelu planetarnego był model Bohra, postulujący inne, odmienne od klasycznych, prawa ruchu elektronów. Całkowicie sprzeczności elektrodynamiki były w stanie rozwiązać mechanikę kwantową.

Fundacja Wikimedia. 2010 .

• Planetarium Eise Eisingi
• planetarna fantazja

Zobacz, co „Planetarny model atomu” znajduje się w innych słownikach:

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

Model atomu Bohra- Model Bohra atomu wodoropodobnego (ładunek jądra Z), w którym ujemnie naładowany elektron jest zamknięty w powłoka atomowa, otaczający małe, dodatnio naładowane jądro atomowe ... Wikipedia

Model (w nauce)- Model (francuski modèle, włoski modello, z łac. modulus miara, miara, próbka, norma), 1) próbka, która służy jako standard (standard) do reprodukcji seryjnej lub masowej (M. samochód, M. odzież, itp.). ), a także rodzaj, marka każdego ... ...

Model- I Model (Model) Walter (24 stycznia 1891, Gentin, Prusy Wschodnie, 21 kwietnia 1945, niedaleko Duisburga), niemiecki nazistowski generał feldmarszałek (1944). W wojsku od 1909 r. brał udział w I wojnie światowej 1914 r. 18. Od listopada 1940 r. dowodził 3 czołgiem ... ... Wielka radziecka encyklopedia

STRUKTURA ATOMU- (patrz) zbudowany z cząstki elementarne trzy typy (patrz), (patrz) i (patrz), tworząc stabilny system. Proton i neutron są częścią atomu (patrz), elektrony tworzą powłokę elektronową. W jądrze działają siły (patrz), dzięki czemu ... ... Wielka Encyklopedia Politechniczna

Atom- Termin ten ma inne znaczenia, patrz Atom (znaczenia). Atom helu Atom (z innego greckiego ... Wikipedia

Rutherford Ernest- (1871 1937), fizyk angielski, jeden z twórców teorii promieniotwórczości i budowy atomu, założyciel szkoła naukowa, zagraniczny członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk (1922) i członek honorowy Akademii Nauk ZSRR (1925). Urodzony w Nowej Zelandii, po ukończeniu ... ... słownik encyklopedyczny

Άτομο

ciałko- atom helu Atom (kolejny grecki ἄτομος niepodzielny) najmniejsza część pierwiastek chemiczny, który jest nośnikiem jego właściwości. Atom składa się z jądro atomowe i otaczającą chmurę elektronową. Jądro atomu składa się z dodatnio naładowanych protonów i ... ... Wikipedia

ciałka- Atom helu Atom (kolejny grecki ἄτομος niepodzielny) to najmniejsza część pierwiastka chemicznego, która jest nośnikiem jego właściwości. Atom składa się z jądra atomowego i otaczającej go chmury elektronowej. Jądro atomu składa się z dodatnio naładowanych protonów i ... ... Wikipedia

Książki

• Zestaw stołów. Fizyka. Klasa 11 (15 tabel), . Album edukacyjny 15 arkuszy. Transformator. Indukcja elektromagnetyczna w nowoczesna technologia. Lampy elektroniczne. Kineskop. Półprzewodniki. dioda półprzewodnikowa. Tranzystor.…

Wykład: Planetarny model atomu

Struktura atomu

Najdokładniejszym sposobem określenia struktury dowolnej substancji jest analiza spektralna. Promieniowanie każdego atomu pierwiastka jest wyłącznie indywidualne. Zanim jednak zrozumiemy, jak zachodzi analiza spektralna, zastanówmy się, jaką strukturę ma atom dowolnego pierwiastka.

Pierwsze założenie dotyczące budowy atomu przedstawił J. Thomson. Ten naukowiec długi czas badane atomy. Co więcej, to on jest właścicielem odkrycia elektronu - za co otrzymał nagroda Nobla. Model zaproponowany przez Thomsona nie miał nic wspólnego z rzeczywistością, ale stanowił wystarczająco silną zachętę dla Rutherforda do zbadania struktury atomu. Model zaproponowany przez Thomsona nazwano „budyń z rodzynkami”.

Thomson uważał, że atom jest solidną kulą z ujemnym ładunkiem elektrycznym. Aby to zrekompensować, w kulce rozchodzą się elektrony, jak rodzynki. Podsumowując, ładunek elektronów pokrywa się z ładunkiem całego jądra, co sprawia, że ​​atom jest neutralny.

Podczas badania budowy atomu stwierdzono, że wszystkie atomy w ciała stałe popełniać ruchy oscylacyjne. Jak wiecie, każda poruszająca się cząsteczka promieniuje falami. Dlatego każdy atom ma swoje widmo. Jednak te stwierdzenia w żaden sposób nie pasowały do ​​modelu Thomsona.

Doświadczenie Rutherforda

Aby potwierdzić lub obalić model Thomsona, Rutherford zaproponował eksperyment, który skutkował bombardowaniem atomu jakiegoś pierwiastka przez cząstki alfa. W wyniku tego eksperymentu ważne było, aby zobaczyć, jak zachowa się cząsteczka.

Cząstki alfa zostały odkryte w wyniku radioaktywnego rozpadu radu. Ich strumienie były promieniami alfa, których każda cząstka miała ładunek dodatni. W wyniku licznych badań ustalono, że cząstka alfa jest jak atom helu, w którym nie ma elektronów. Korzystając z obecnej wiedzy wiemy, że cząstka alfa jest jądrem helu, podczas gdy Rutherford uważał, że były to jony helu.

Każda cząsteczka alfa miała ogromną energię, w wyniku czego mogła lecieć nad przedmiotowymi atomami z wysoka prędkość. Dlatego głównym wynikiem eksperymentu było określenie kąta ugięcia cząstek.

Do eksperymentu Rutherford użył cienkiej złotej folii. Skierował na nią szybkie cząstki alfa. Założył, że w wyniku tego eksperymentu wszystkie cząstki przelecą przez folię i to z małymi odchyleniami. Aby się jednak upewnić, polecił swoim uczniom sprawdzić, czy w tych cząstkach występują jakieś duże odchylenia.

Wynik eksperymentu zaskoczył absolutnie wszystkich, ponieważ wiele cząstek nie tylko odchyliło się o odpowiednio duży kąt - niektóre kąty odchylenia sięgały ponad 90 stopni.

Wyniki te zaskoczyły absolutnie wszystkich, Rutherford powiedział, że czuł, jakby na drodze pocisków został umieszczony kawałek papieru, który nie pozwolił cząsteczce alfa przeniknąć do środka, w wyniku czego zawróciła.

Gdyby atom był naprawdę stały, musiałby mieć trochę pole elektryczne, co spowolniło cząsteczkę. Jednak siła pola nie wystarczyła, by całkowicie ją zatrzymać, nie mówiąc już o odepchnięciu. Oznacza to, że model Thomsona został obalony. Rutherford zaczął więc pracować nad nowym modelem.

Model Rutherforda

Aby uzyskać taki wynik eksperymentu, konieczne jest skoncentrowanie ładunku dodatniego w mniejszej ilości, co skutkuje większym polem elektrycznym. Zgodnie ze wzorem potencjału pola można określić wymagany rozmiar cząstka dodatnia, która może odpychać cząstkę alfa w przeciwnym kierunku. Jego promień powinien być rzędu maksimum 10 -15 m². Dlatego Rutherford zaproponował planetarny model atomu.

Ten model jest tak nazwany nie bez powodu. Faktem jest, że wewnątrz atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro, podobne do Słońca w Układzie Słonecznym. Elektrony krążą wokół jądra jak planety. Układ Słoneczny jest ułożony w taki sposób, że planety przyciągane są do Słońca za pomocą siły grawitacyjne, jednak nie spadają na powierzchnię Słońca w wyniku dostępnej prędkości, która utrzymuje je na ich orbicie. To samo dzieje się z elektronami – siły kulombowskie przyciągają elektrony do jądra, ale dzięki rotacji nie spadają one na powierzchnię jądra.

Jedno założenie Thomsona okazało się całkowicie poprawne - całkowity ładunek elektronów odpowiada ładunkowi jądra. Jednak w wyniku silnego oddziaływania elektrony mogą zostać wybite ze swojej orbity, w wyniku czego ładunek nie jest kompensowany, a atom zamienia się w jon naładowany dodatnio.

Bardzo ważną informacją dotyczącą budowy atomu jest to, że prawie cała masa atomu jest skoncentrowana w jądrze. Na przykład atom wodoru ma tylko jeden elektron, którego masa jest ponad półtora tysiąca razy mniejsza niż masa jądra.

Pierwsze informacje o kompleksie struktura atomu zostały uzyskane w badaniu procesów przepływu prądu elektrycznego przez ciecze. W latach trzydziestych XIX wieku. doświadczenie wybitny fizyk M. Faraday wpadł na pomysł, że energia elektryczna istnieje w postaci oddzielnych opłat jednostkowych.

Odkrycie spontanicznego rozpadu atomów niektórych pierwiastków, zwanego radioaktywnością, było bezpośrednim dowodem złożoności struktury atomu. W 1902 r. angielscy naukowcy Ernest Rutherford i Frederick Soddy udowodnili, że podczas rozpadu promieniotwórczego atom uranu zamienia się w dwa atomy - atom toru i atom helu. Oznaczało to, że atomy nie są niezmiennymi, niezniszczalnymi cząstkami.

Model Rutherforda atomu

Badając przejście wąskiej wiązki cząstek alfa przez cienkie warstwy materii, Rutherford odkrył, że większość cząstek alfa przechodzi przez metalową folię składającą się z wielu tysięcy warstw atomów bez odchylania się od pierwotnego kierunku, bez doświadczania rozpraszania, tak jakby istniały Żadnych przeszkód na ich drodze, żadnych przeszkód. Jednak niektóre cząstki zostały odchylone pod dużymi kątami, pod wpływem działania dużych sił.

Na podstawie wyników eksperymentów obserwacji rozpraszania cząstek alfa w materii Rutherford zaproponował planetarny model budowy atomu. Zgodnie z tym modelem budowa atomu jest podobna do budowy Układu Słonecznego. W centrum każdego atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro o promieniu ≈ 10 -10 m, podobnie jak planety, krążą ujemnie naładowane elektrony. Prawie cała masa jest skoncentrowana w jądrze atomowym. Cząstki alfa mogą przechodzić przez tysiące warstw atomów bez rozpraszania, ponieważ większość przestrzeni wewnątrz atomów jest pusta, a zderzenia z lekkimi elektronami nie mają prawie żadnego wpływu na ruch ciężkiej cząstki alfa. Rozpraszanie cząstek alfa następuje w zderzeniach z jądrami atomowymi.

Model atomu Rutherforda nie wyjaśniał wszystkich właściwości atomów.

Zgodnie z prawami fizyki klasycznej atom składający się z dodatnio naładowanego jądra i elektronów na orbitach kołowych musi promieniować falami elektromagnetycznymi. Promieniowanie fal elektromagnetycznych powinno prowadzić do zmniejszenia energii potencjalnej w układzie jądro-elektron, do stopniowego zmniejszania promienia orbity elektronu i opadania elektronu na jądro. Jednak atomy zwykle nie emitują fal elektromagnetycznych, elektrony nie padają na jądra atomowe, czyli atomy są stabilne.

Postulaty kwantowe N. Bohr

Aby wyjaśnić stabilność atomów Niels Bohr zaproponował porzucenie zwykłych klasycznych idei i praw przy wyjaśnianiu właściwości atomów.

Podstawowe właściwości atomów otrzymują spójne wyjaśnienie jakościowe na podstawie przyjęcia postulaty kwantowe N. Bohra.

1. Elektron krąży wokół jądra tylko po ściśle określonych (stacjonarnych) orbitach kołowych.

2. Układ atomowy może znajdować się tylko w określonych stanach stacjonarnych lub kwantowych, z których każdy odpowiada określonej energii E. W stanach stacjonarnych atom nie promieniuje energią.

Stan stacjonarny atomu z minimalny zapas energia nazywa się główny stan wszystkie inne stany nazywają się stany wzbudzone (kwantowe). W stanie podstawowym atom może być nieskończenie długi, czas życia atomu w stanie wzbudzonym trwa 10 -9 -10 -7 sekund.

3. Emisja lub pochłanianie energii następuje tylko wtedy, gdy atom przechodzi z jednego stanu stacjonarnego do drugiego. energia kwantowa promieniowanie elektromagnetyczne po przejściu ze stanu stacjonarnego z energią Em w stan energii E n jest równa różnicy między energiami atomu w dwóch stanach kwantowych:

∆E = E m – E n = hv,

gdzie v to częstotliwość promieniowania, h\u003d 2ph \u003d 6,62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

Model kwantowy budowy atomu

W przyszłości niektóre zapisy teorii N. Bohra zostały uzupełnione i przemyślane. Najważniejszą zmianą było wprowadzenie koncepcji chmury elektronowej, która zastąpiła koncepcję elektronu tylko jako cząstki. Później teorię Bohra zastąpiono teorią kwantową, która uwzględnia właściwości falowe elektronu i innych cząstek elementarnych tworzących atom.

podstawa współczesna teoria struktura atomu to model planetarny, uzupełniony i ulepszony. Zgodnie z tą teorią jądro atomu składa się z protonów (cząstek naładowanych dodatnio) i neuronów (cząstek nienaładowanych). A wokół jądra elektrony (cząstki naładowane ujemnie) poruszają się po nieskończonych trajektoriach.

Czy masz jakieś pytania? Chcesz wiedzieć więcej o modelach struktury atomowej?
Aby uzyskać pomoc korepetytora - zarejestruj się.
Pierwsza lekcja jest bezpłatna!

strony, z pełnym lub częściowym skopiowaniem materiału, wymagany jest link do źródła.

Historyczne modele1 atomu odzwierciedlają poziomy wiedzy odpowiadające pewnemu okresowi rozwoju nauki.

Pierwszy etap rozwoju modeli atomowych charakteryzował się brakiem danych eksperymentalnych dotyczących jego struktury.

Wyjaśniając zjawiska mikrokosmosu, naukowcy szukali analogii w makrokosmosie, opierając się na prawach mechaniki klasycznej.

J. Dalton, twórca atomizmu chemicznego (1803), założył, że atomy tego samego pierwiastka chemicznego są tymi samymi kulistymi najmniejszymi, a więc niepodzielnymi cząstkami.

Francuski fizyk Jean Baptiste Perrin (1901) zaproponował model, który faktycznie antycypował model „planetarny”. Zgodnie z tym modelem w centrum atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro, wokół którego ujemnie naładowane elektrony poruszają się po określonych orbitach, jak planety wokół Słońca. Model Perrina nie przyciągnął uwagi naukowców, ponieważ dał tylko jakościową, a nie ilościową charakterystykę atomu (na ryc. 7 pokazuje to rozbieżność między ładunkiem jądra atomowego a liczbą elektronów ).

W 1902 r. angielski fizyk William Thomson (Kelvin) rozwinął ideę atomu jako dodatnio naładowanej kulistej cząstki, wewnątrz której oscylują ujemnie naładowane elektrony (promieniują i pochłaniają energię). Kelvin zwrócił uwagę na fakt, że liczba elektronów jest równa dodatniemu ładunkowi kuli, dlatego jako całość atom nie ma ładunku elektrycznego (ryc. 7).

Rok później niemiecki fizyk Philipp Lenard zaproponował model, według którego atom jest pustą kulą, wewnątrz której znajdują się elektryczne dipole (dynamidy). Objętość zajmowana przez te dipole jest znacznie mniejsza niż objętość kuli, a główna część atomu jest pusta.

Zgodnie z pomysłami japońskiego fizyka Gontaro (Hantaro) Nagaoki (1904), w centrum atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro, a elektrony poruszają się w przestrzeni wokół jądra w płaskich pierścieniach przypominających pierścienie planety Saturn (to model został nazwany atomem „saturniańskim”). Większość naukowców nie zwróciła uwagi na idee Nagaoki, choć w pewnym stopniu mają one coś wspólnego ze współczesną ideą orbitalu atomowego.

Żaden z rozważanych modeli (rys. 7) nie wyjaśniał związku właściwości pierwiastków chemicznych ze strukturą ich atomów.

Ryż. 7. Niektóre historyczne modele atomu

W 1907 J.J. Thomson zaproponował statyczny model budowy atomu, przedstawiający atom jako sferyczną cząstkę naładowaną dodatnią elektrycznością, w której ujemnie naładowane elektrony są równomiernie rozłożone ( Model"pudding”, ryc. 7).

Obliczenia matematyczne wykazały, że elektrony w atomie muszą znajdować się na koncentrycznie ułożonych pierścieniach. Thomson zrobił bardzo ważny wniosek: przyczyna okresowej zmiany właściwości pierwiastków chemicznych jest związana z cechami struktury elektronowej ich atomów. Dzięki temu model atomu Thomsona został wysoko oceniony przez współczesnych. Nie wyjaśniła jednak pewnych zjawisk, na przykład rozpraszania cząstek α ​​podczas przechodzenia przez metalową płytkę.

Opierając się na swoich pomysłach na temat atomu, Thomson wyprowadził wzór do obliczania średniego odchylenia cząstek α, a obliczenia te wykazały, że prawdopodobieństwo rozproszenia takich cząstek pod dużymi kątami jest bliskie zeru. Jednak eksperymentalnie udowodniono, że około jedna na osiem tysięcy cząstek alfa padających na złotą folię jest odchylana pod kątem większym niż 90°. Było to sprzeczne z modelem Thomsona, który zakładał odchylenia tylko pod małymi kątami.

Ernest Rutherford, podsumowując dane eksperymentalne, zaproponował w 1911 roku „planetarny” (czasami nazywany „jądrowym”) model budowy atomu, zgodnie z którym 99,9% masy atomu i jego dodatniego ładunku są skoncentrowane w bardzo małym jądrze, a elektrony naładowane ujemnie, w liczbie równej ładunkowi jądra, krążą wokół niego jak planety Układ Słoneczny 1 (rys. 7).

Rutherford wraz ze swoimi uczniami założył eksperymenty, które umożliwiły zbadanie budowy atomu (rys. 8). Strumień dodatnio naładowanych cząstek (cząstek α) został skierowany na powierzchnię cienkiej metalowej (złotej) folii 2 ze źródła promieniowania radioaktywnego 1. Na ich drodze zainstalowano ekran fluorescencyjny 3, który umożliwiał obserwację kierunku dalszego ruchu cząstek α.

Ryż. 8. Doświadczenie Rutherforda

Stwierdzono, że większość cząstek α ​​przeszła przez folię praktycznie bez zmiany ich kierunku. Tylko pojedyncze cząstki (średnio jedna na dziesięć tysięcy) zostały odchylone i poleciały prawie w przeciwnym kierunku. Stwierdzono, że większość masy atomu skupiona jest w dodatnio naładowanym jądrze, dlatego cząstki α są tak silnie odchylane (rys. 9).

Ryż. 9. Rozpraszanie cząstek α ​​przez jądro atomowe

Elektrony poruszające się w atomie, zgodnie z prawami elektromagnetyzmu, muszą promieniować energią i tracąc ją, być przyciągane do przeciwnie naładowanego jądra, a zatem „spadać” na nie. Powinno to doprowadzić do zniknięcia atomu, ale ponieważ tak się nie stało, uznano, że ten model jest niewystarczający.

Na początku XX wieku niemiecki fizyk Max Planck i fizyk teoretyczny Albert Einstein stworzyli kwantową teorię światła. Zgodnie z tą teorią energia promienista, taka jak światło, jest emitowana i pochłaniana nie w sposób ciągły, ale w oddzielnych porcjach (kwantach). Co więcej, wartość kwantu energii nie jest taka sama dla różnych promieniowania i jest proporcjonalna do częstotliwości drgań fali elektromagnetycznej: E = hν, gdzie h – Stała Plancka równa 6,6266 10 -34 J s, ν jest częstotliwością promieniowania. Ta energia jest niesiona przez cząsteczki światła - fotony.

Próbując sztucznie połączyć prawa mechaniki klasycznej i teorii kwantowej, duński fizyk Niels Bohr uzupełnił w 1913 r. model atomu Rutherforda o dwa postulaty stopniowej (dyskretnej) zmiany energii elektronów w atomie. Bohr uważał, że elektron w atomie wodoru może znajdować się tylko na dobrze zdefiniowanym orbity stacjonarne, których promienie są powiązane ze sobą jako kwadraty liczby naturalne (1 2: 2 2: 3 2: ... :p 2). Elektrony poruszają się wokół jądra atomowego po orbitach stacjonarnych. Atom jest w stanie stabilnym, nie absorbuje ani nie emituje energii – to pierwszy postulat Bohra. Zgodnie z drugim postulatem, emisja energii następuje tylko wtedy, gdy elektron przemieszcza się na orbitę bliższą jądru atomowego. Kiedy elektron przesuwa się na bardziej odległą orbitę, energia jest pochłaniana przez atom. Model ten został ulepszony w 1916 roku przez niemieckiego fizyka teoretycznego Arnolda Sommerfelda, który zwrócił uwagę na ruch elektronów wzdłuż orbity eliptyczne.

Model planetarny, ze względu na swoją widzialność i postulaty Bohra, długi czas służy do wyjaśniania zjawisk atomowych i molekularnych. Okazało się jednak, że ruchu elektronu w atomie, stabilności i właściwości atomu, w przeciwieństwie do ruchu planet i stabilności Układu Słonecznego, nie da się opisać prawami mechaniki klasycznej. Mechanika ta opiera się na prawach Newtona, a przedmiotem jej badań jest ruch ciał makroskopowych, wykonywany z prędkościami małymi w porównaniu z prędkością światła. Do opisu budowy atomu niezbędne jest zastosowanie koncepcji mechaniki kwantowej (falowej) o dualistycznej korpuskularno-falowej naturze mikrocząstek, które sformułowali w latach 20. XX wieku fizycy teoretyczni: Francuz Louis de Broglie, Niemcy Werner Heisenberg i Erwin Schrödinger, Anglik Paul Dirac i inni.

W 1924 Louis de Broglie wysunął hipotezę, że elektron ma właściwości falowe (pierwsza zasada mechaniki kwantowej) i zaproponował wzór na obliczanie jego długości fali. Stabilność atomu tłumaczy się tym, że znajdujące się w nim elektrony nie poruszają się po orbitach, ale w pewnych obszarach przestrzeni wokół jądra, zwanych orbitalami atomowymi. Elektron zajmuje prawie całą objętość atomu i nie może „spaść na jądro” znajdujące się w jego centrum.

W 1926 r. Schrödinger, kontynuując rozwój idei L. de Broglie na temat falowych właściwości elektronu, wybrał empirycznie równanie matematyczne podobne do równania drgań struny, które można wykorzystać do obliczenia energii wiązania elektronu w atomie przy różne poziomy energii. Równanie to stało się podstawowym równaniem mechaniki kwantowej.

Odkrycie falowych właściwości elektronu pokazało, że rozpowszechnianie wiedzy o makrokosmosie na obiekty mikrokosmosu jest niezgodne z prawem. W 1927 roku Heisenberg ustalił, że nie da się określić dokładnego położenia elektronu w przestrzeni z określoną prędkością, dlatego wyobrażenia o ruchu elektronu w atomie mają charakter probabilistyczny (druga zasada mechaniki kwantowej).

Kwantowy mechaniczny model atomu (1926) opisuje stan atomu w kategoriach funkcje matematyczne i nie ma wyrażenia geometrycznego (ryc. 10). Taki model nie uwzględnia dynamicznej natury budowy atomu i kwestii wielkości elektronu jako cząstki. Uważa się, że elektrony zajmują określone poziomy energii i emitują lub pochłaniają energię podczas przejść na inne poziomy. Na ryc. 10 poziomów energetycznych pokazano schematycznie jako koncentryczne pierścienie znajdujące się w różnych odległościach od jądra atomowego. Strzałki pokazują przejścia elektronów między poziomy energii oraz emisja fotonów towarzyszących tym przejściom. Schemat jest przedstawiony jakościowo i nie odzwierciedla rzeczywistych odległości między poziomami energii, które mogą różnić się od siebie dziesiątki razy.

W 1931 roku amerykański naukowiec Gilbert White jako pierwszy zaproponował graficzną reprezentację orbitali atomowych i „orbitalny” model atomu (ryc. 10). Modele orbitali atomowych służą do odzwierciedlenia koncepcji „gęstości elektronowej” i do zademonstrowania rozkładu ładunku ujemnego wokół jądra w atomie lub układu jąder atomowych w cząsteczce.

Ryż. 10. Historyczne i nowoczesne modele atom

W 1963 roku amerykański artysta, rzeźbiarz i inżynier Kenneth Snelson zaproponował „model pierścieniowy” powłok elektronowych atomu (ryc. 10), który wyjaśnia ilościowy rozkład elektronów w atomie na stabilnych powłokach elektronowych. Każdy elektron jest modelowany przez magnes pierścieniowy (lub zamkniętą pętlę z wstrząs elektryczny z momentem magnetycznym). Magnesy pierścieniowe przyciągają się do siebie i tworzą symetryczne kształty z pierścieni - pierścionek. Obecność dwóch biegunów w magnesach nakłada ograniczenie na możliwe opcje zespoły pierścieni. Modele stabilnych powłok elektronowych to najbardziej symetryczne figury pierścieni, skomponowane z uwzględnieniem obecności ich właściwości magnetycznych.

Obecność spinu w elektronie (patrz rozdział 5) jest jedną z głównych przyczyn powstawania stabilnych powłok elektronowych w atomie. Elektrony tworzą pary o przeciwnych spinach. Pierścieniowy model pary elektronów lub wypełniony orbital atomowy to dwa pierścienie umieszczone w równoległych płaszczyznach po przeciwnych stronach jądra atomowego. Gdy w pobliżu jądra atomu znajduje się więcej niż jedna para elektronów, pierścienie-elektrony są zmuszone do wzajemnej orientacji, tworząc powłokę elektronową. W tym przypadku ciasno rozmieszczone pierścienie mają różne kierunki magnetyczne linie siły, który jest oznaczony inny kolor pierścienie reprezentujące elektrony.

Eksperyment modelowy pokazuje, że najbardziej stabilnym ze wszystkich możliwych modeli pierścieniowych jest model 8 pierścieni. Geometrycznie model jest uformowany w taki sposób, jakby atom w postaci kuli został podzielony na 8 części (podzielonych trzykrotnie na pół), a w każdej z nich umieszczono po jednym pierścieniu-elektronie. W modelach pierścieniowych stosuje się pierścienie w dwóch kolorach: czerwonym i niebieskim, które odbijają pozytyw i negatywne znaczenie spin elektronu.

Model „falowy” (ryc. 10) jest podobny do „pierścieniowego”, z tą różnicą, że każdy elektron atomu jest reprezentowany przez „falowy” pierścień, który zawiera całkowitą liczbę fal (jak zaproponowany przez L. de Broglie).

O oddziaływaniu elektronów powłoki elektronowej na tym modelu atomu świadczy zbieżność punktów styku niebieskiego i czerwonego pierścienia „falowego” z węzłami fal stojących.

Modele atomu mają prawo istnieć i granice zastosowania. Każdy model atomu jest przybliżeniem, które w uproszczonej formie odzwierciedla pewną część wiedzy o atomie. Ale żaden z modeli nie odzwierciedla w pełni właściwości atomu ani jego cząstek składowych.

Wiele modeli ma dziś znaczenie historyczne. Budując modele obiektów mikroświata, naukowcy opierali się na tym, co można bezpośrednio zaobserwować. Tak powstały modele Perrin i Rutherford (analogia do budowy Układu Słonecznego), Nagaoka (rodzaj planety Saturn), Thomson ("budyń rodzynkowy"). Niektóre pomysły zostały odrzucone (dynamiczny model Lenarda), do innych wracano po pewnym czasie, ale na nowym, wyższym poziomie. poziom teoretyczny: modele Perrina i Kelvina zostały opracowane w modelach Rutherforda i Thomsona. Pomysły dotyczące budowy atomu są stale ulepszane. Jak dokładny jest współczesny – „kwantowo-mechaniczny” model – czas pokaże. Dlatego na szczycie spirali rysowany jest znak zapytania, symbolizujący drogę poznania (ryc. 7).

Planetarny model atomu

Planetarny model atomu: jądro (czerwony) i elektrony (zielony)

Planetarny model atomu, lub Model Rutherforda, - historyczny model budowy atomu, który zaproponował Ernest Rutherford w wyniku eksperymentu z rozpraszaniem cząstek alfa. Zgodnie z tym modelem atom składa się z małego dodatnio naładowanego jądra, w którym skupiona jest prawie cała masa atomu, wokół którego poruszają się elektrony, tak jak planety poruszają się wokół Słońca. Planetarny model atomu odpowiada współczesnym wyobrażeniom o budowie atomu, biorąc pod uwagę fakt, że ruch elektronów ma charakter kwantowy i nie jest opisany prawami mechaniki klasycznej. Historycznie, planetarny model Rutherforda zastąpił „model budyń śliwkowy” Josepha Johna Thomsona, który postuluje, że ujemnie naładowane elektrony są umieszczone wewnątrz dodatnio naładowanego atomu.

Rutherford zaproponował nowy model budowy atomu w 1911 roku jako wniosek z przeprowadzonego pod jego kierownictwem eksperymentu nad rozpraszaniem cząstek alfa na folii złotej. Podczas tego rozpraszania pod dużymi kątami rozproszyła się nieoczekiwanie duża liczba cząstek alfa, co wskazywało, że centrum rozpraszania było małe i koncentrował się w nim znaczny ładunek elektryczny. Obliczenia Rutherforda wykazały, że centrum rozpraszania, naładowane dodatnio lub ujemnie, musi być co najmniej 3000 razy mniejsze od rozmiaru atomu, który w tamtym czasie był już znany i szacowany na około 10 -10 m. Ponieważ elektrony były już znane przy w tym czasie, a ich masa i ładunek są określone, to centrum rozpraszania, które później nazwano jądrem, musiało mieć ładunek przeciwny do elektronów. Rutherford nie wiązał ilości ładunku z liczbą atomową. Ten wniosek został wyciągnięty później. A sam Rutherford zasugerował, że ładunek jest proporcjonalny do masy atomowej.

Wadą modelu planetarnego była jego niezgodność z prawami fizyki klasycznej. Jeśli elektrony poruszają się wokół jądra jak planeta wokół Słońca, to ich ruch jest przyspieszony, a zatem zgodnie z prawami klasycznej elektrodynamiki powinny promieniować fale elektromagnetyczne, tracić energię i spadać na jądro. Kolejnym krokiem w rozwoju modelu planetarnego był model Bohra, postulujący inne, odmienne od klasycznych, prawa ruchu elektronów. Całkowicie sprzeczności elektrodynamiki były w stanie rozwiązać mechanikę kwantową.

Fundacja Wikimedia. 2010 .

Zobacz, co „Planetarny model atomu” znajduje się w innych słownikach:

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

Model Bohra atomu wodoropodobnego (ładunek jądrowy Z), w którym ujemnie naładowany elektron jest zamknięty w powłoce atomowej otaczającej małe, dodatnio naładowane jądro atomowe ... Wikipedia

Model (francuski modèle, włoski modello, z łac. modulus miara, miara, próbka, norma), 1) próbka, która służy jako standard (standard) do seryjnej lub masowej reprodukcji (M. samochodu, M. odzieży itp. .) ), a także rodzaj, marka każdego ... ...

I Model (Model) Walter (24 stycznia 1891, Gentin, Prusy Wschodnie, 21 kwietnia 1945, niedaleko Duisburga), niemiecki nazistowski generał feldmarszałek (1944). W wojsku od 1909 r. brał udział w I wojnie światowej 1914 r. 18. Od listopada 1940 r. dowodził 3 czołgiem ... ... Wielka radziecka encyklopedia

STRUKTURA ATOMU- (patrz) jest zbudowany z cząstek elementarnych trzech typów (patrz), (patrz) i (patrz), tworząc stabilny układ. Proton i neutron są częścią atomu (patrz), elektrony tworzą powłokę elektronową. W jądrze działają siły (patrz), dzięki czemu ... ... Wielka Encyklopedia Politechniczna

Termin ten ma inne znaczenia, patrz Atom (znaczenia). Atom helu Atom (z innego greckiego ... Wikipedia

- (1871 1937), fizyk angielski, jeden z twórców teorii promieniotwórczości i budowy atomu, założyciel szkoły naukowej, zagraniczny członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk (1922) i członek honorowy Akademii ZSRR nauk (1925). Urodzony w Nowej Zelandii, po ukończeniu ... ... słownik encyklopedyczny

Atom helu Atom (inny grecki ἄτομος niepodzielny) to najmniejsza część pierwiastka chemicznego, która jest nośnikiem jego właściwości. Atom składa się z jądra atomowego i otaczającej go chmury elektronowej. Jądro atomu składa się z dodatnio naładowanych protonów i ... ... Wikipedia

Atom helu Atom (inny grecki ἄτομος niepodzielny) to najmniejsza część pierwiastka chemicznego, która jest nośnikiem jego właściwości. Atom składa się z jądra atomowego i otaczającej go chmury elektronowej. Jądro atomu składa się z dodatnio naładowanych protonów i ... ... Wikipedia

Książki

• Zestaw stołów. Fizyka. Klasa 11 (15 tabel), . Album edukacyjny 15 arkuszy. Transformator. Indukcja elektromagnetyczna w nowoczesnej technologii. Lampy elektroniczne. Kineskop. Półprzewodniki. dioda półprzewodnikowa. Tranzystor.…