doma > Abrazivi

Izdelava planetarnega modela atoma. Šolska enciklopedija

Ideja, da so atomi najmanjši delci snovi, se je prvič pojavila med Antična grčija. Vendar je bilo šele konec 18. stoletja, zahvaljujoč delu znanstvenikov, kot so A. Lavoisier, M. V. Lomonosov in nekateri drugi, dokazano, da atomi res obstajajo. Vendar se v tistih časih nihče ni spraševal, kakšna je njihova notranja struktura. Znanstveniki so atome še vedno obravnavali kot nedeljive "opeke", ki sestavljajo vso snov.

Poskusi razložiti zgradbo atoma

Kdo je predlagal jedrski model najprej znanstveniki? Prvi poskus izdelave modela teh delcev je pripadal J. Thomsonu. Vendar je ne moremo imenovati uspešnega v polnem pomenu besede. Konec koncev je Thomson verjel, da je atom sferičen in električno nevtralen sistem. Hkrati je znanstvenik domneval, da je pozitiven naboj enakomerno razporejen po prostornini te kroglice, znotraj nje pa je negativno nabito jedro. Vsi poskusi znanstvenika, da bi razložil notranjo strukturo atoma, so bili neuspešni. Ernest Rutherford je predlagal jedrski model strukture atoma nekaj let po tem, ko je Thomson predstavil svojo teorijo.

Zgodovina raziskav

S pomočjo študije elektrolize leta 1833 je Faradayu uspelo ugotoviti, da je tok v raztopini elektrolita tok nabitih delcev ali ionov. Na podlagi teh študij je lahko določil minimalni naboj iona. Pomembno vlogo pri razvoju te smeri v fiziki je imel tudi domači kemik D. I. Mendelejev. Prav on je v znanstvenih krogih prvi postavil vprašanje, da imajo lahko vsi atomi enako naravo. Vidimo, da so številni znanstveniki, preden je bil prvič predlagan Rutherfordov jedrski model strukture atoma, veliko število nič manj pomembnih poskusov. Predstavili so atomistično teorijo strukture snovi.

Prve izkušnje

Rutherford je resnično briljanten znanstvenik, saj so njegova odkritja obrnila idejo o strukturi snovi na glavo. Leta 1911 mu je uspelo postaviti eksperiment, s katerim so raziskovalci lahko pogledali v skrivnostne globine atoma, da bi dobili predstavo o tem, kakšna je njegova notranja struktura. Prve poskuse je znanstvenik izvedel s podporo drugih raziskovalcev, vendar je glavna vloga pri odkritju še vedno pripadala Rutherfordu.

Eksperimentirajte

Z uporabo naravnih virov radioaktivnega sevanja je Rutherfordu uspelo izdelati top, ki je oddajal tok alfa delcev. Šlo je za škatlo iz svinca, znotraj katere je bila radioaktivna snov. Top je imel režo, skozi katero so vsi alfa delci zadeli svinčeni zaslon. Izleteli so lahko le skozi režo. Temu snopu radioaktivnih delcev je na poti stalo še nekaj zaslonov.

Ločili so delce, ki so odstopali od prej nastavljene smeri. Strogo osredotočen zadetek je zadel tarčo. Kot tarčo je uporabil Rutherford tanek list iz zlate folije. Ko so delci udarili v ta list, so nadaljevali s svojim gibanjem in na koncu zadeli fluorescentni zaslon, ki je bil nameščen za to tarčo. Ko so alfa delci zadeli na ta zaslon, so bili posneti utripi, po katerih je znanstvenik lahko presodil, koliko delcev pri trku s folijo odstopa od prvotne smeri in kolikšna je velikost tega odstopanja.

Razlike od prejšnjih izkušenj

Šolarji in študenti, ki jih zanimajo tisti, ki so predlagali jedrski model strukture atoma, bi morali vedeti, da so bili podobni poskusi v fiziki izvedeni pred Rutherfordom. Njim glavna ideja je bilo zbrati čim več informacij o strukturi atoma iz odstopanj delcev od prvotne poti. Vse te študije so privedle do kopičenja določene količine informacij v znanosti, ki so sprožile razmišljanje notranja struktura najmanjši delci.

Že na začetku 20. stoletja so znanstveniki vedeli, da atom vsebuje elektrone, ki imajo negativen naboj. Toda med večino raziskovalcev je prevladovalo mnenje, da je atom od znotraj bolj podoben mreži, napolnjeni z negativno nabitimi delci. Takšni poskusi so omogočili pridobivanje veliko informacij - na primer določitev geometrijskih dimenzij atomov.

genialno ugibanje

Rutherford je opazil, da nobeden od njegovih predhodnikov ni nikoli poskušal ugotoviti, ali lahko delci alfa odstopajo od svoje poti pod zelo velikimi koti. Stari model, ki so ga znanstveniki včasih imenovali "rozin puding" (ker so po tem modelu elektroni v atomu razporejeni kot rozine v pudingu), preprosto ni dopuščal obstoja gostih strukturnih komponent znotraj atoma. Nobeden od znanstvenikov se niti ni trudil razmisliti o tej možnosti. Raziskovalec je svojega študenta prosil, naj inštalacijo na novo opremi tako, da so bila zabeležena tudi velika odstopanja delcev od trajektorije – samo zato, da bi izključili takšno možnost. Predstavljajte si presenečenje tako znanstvenika kot njegovega študenta, ko se je izkazalo, da nekateri delci razletijo pod kotom 180 o.

Kaj je v atomu?

Izvedeli smo, kdo je predlagal jedrski model strukture atoma in kakšne so bile izkušnje tega znanstvenika. Takrat je bil Rutherfordov eksperiment pravi preboj. Prisiljen je bil sklepati, da je znotraj atoma večina mase zaprta v zelo gosto snov. shema jedrski model Struktura atoma je izjemno preprosta: v notranjosti je pozitivno nabito jedro.

Drugi delci, imenovani elektroni, se vrtijo okoli tega jedra. Ostalo je za nekaj redov manj gosto. Razporeditev elektronov znotraj atoma ni kaotična - delci so razporejeni po naraščajočem energijskem vrstnem redu. Raziskovalec je notranje dele atomov imenoval jedra. Imena, ki jih je znanstvenik predstavil, se še vedno uporabljajo v znanosti.

Kako se pripraviti na lekcijo?

Tisti šolarji, ki jih zanimajo tisti, ki so predlagali jedrski model strukture atoma, lahko v lekciji pokažejo dodatno znanje. Na primer, lahko poveste, kako je Rutherford dolgo po svojih poskusih rad podal analogijo za svoje odkritje. Južnoafriško državo pretihotapijo z orožjem za upornike, ki je zaprto v balah bombaža. Kako lahko cariniki natančno ugotovijo, kje so nevarne zaloge, če je cel vlak poln teh bal? Carinik lahko začne streljati na bale, in tam, kjer bodo krogle odbijale, in tam je orožje. Rutherford je poudaril, da je tako prišlo do njegovega odkritja.

Učencem, ki se pripravljajo na odgovarjanje na to temo v lekciji, je priporočljivo pripraviti odgovore na naslednja vprašanja:

1. Kdo je predlagal jedrski model zgradbe atoma?

2. Kakšen je bil pomen poskusa?

3. Razlika jedrskega modela od drugih modelov.

Pomen Rutherfordove teorije

Radikalni zaključki, ki jih je Rutherford izpeljal iz svojih eksperimentov, so mnogi njegovi sodobniki podvomili o veljavnosti tega modela. Tudi sam Rutherford ni bil izjema – rezultate svojih raziskav je objavil šele dve leti po odkritju. Na podlagi klasičnih idej o tem, kako se mikrodelci premikajo, je predlagal jedrski planetarni model strukture atoma. Na splošno ima atom nevtralen naboj. Elektroni se gibljejo okoli jedra, tako kot se planeti vrtijo okoli sonca. To gibanje nastane zaradi Coulombovih sil. Trenutno je Rutherfordov model precej izpopolnjen, vendar odkritje znanstvenika danes ne izgubi svojega pomena.

Planetarni model atoma

Planetarni model atoma: jedro (rdeče) in elektroni (zeleno)

Planetarni model atoma, oz Rutherfordov model, - zgodovinski model strukturo atoma, ki jo je predlagal Ernest Rutherford kot rezultat poskusa z sipanjem alfa delcev. Po tem modelu je atom sestavljen iz majhnega pozitivno nabitega jedra, v katerem je skoncentrirana skoraj celotna masa atoma, okoli katerega se gibljejo elektroni, tako kot se planeti gibljejo okoli sonca. Planetarni model atoma ustreza sodobnim predstavam o zgradbi atoma, ob upoštevanju dejstva, da je gibanje elektronov kvantne narave in ga ne opisujejo zakoni klasične mehanike. Zgodovinsko gledano je Rutherfordov planetarni model nasledil "model slivovega pudinga" Josepha Johna Thomsona, ki domneva, da so negativno nabiti elektroni nameščeni v pozitivno nabit atom.

Rutherford je leta 1911 predlagal nov model strukture atoma kot zaključek eksperimenta sipanja alfa delcev na zlati foliji, ki je bil izveden pod njegovim vodstvom. Med tem sipanjem se je pod velikimi koti razpršilo nepričakovano veliko število alfa delcev, kar je nakazovalo, da ima sipalno središče majhna velikost in vsebuje pomembno električni naboj. Rutherfordovi izračuni so pokazali, da mora biti razpršilno središče, pozitivno ali negativno nabito vsaj 3000-kratno manjša velikost atom, ki je bil takrat že znan in ocenjen na približno 10 -10 m. Ker so bili takrat elektroni že znani, njihova masa in naboj sta bila določena, mora središče sipanja, ki so ga pozneje imenovali jedro, so imeli nasproten naboj elektronov. Rutherford količine naboja ni povezal z atomskim številom. Ta sklep je bil sprejet pozneje. In sam Rutherford je predlagal, da je naboj sorazmeren z atomsko maso.

pomanjkljivost planetarni model je bila njegova nezdružljivost z zakoni klasične fizike. Če se elektroni gibljejo okoli jedra kot planet okoli Sonca, je njihovo gibanje pospešeno, zato bi po zakonih klasične elektrodinamike morali sevati elektromagnetnih valov, izgubijo energijo in padejo na jedro. Naslednji korak v razvoju planetarnega modela je bil Bohrov model, ki je postavil druge, drugačne od klasičnih, zakone gibanja elektronov. Popolnoma je protislovja elektrodinamike lahko rešila kvantna mehanika.


Fundacija Wikimedia. 2010 .

Poglejte, kaj je "Planetarni model atoma" v drugih slovarjih:

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

    Bohrov model atoma, podobnega vodiku (Z je naboj jedra), kjer je negativno nabit elektron zaprt v atomska lupina, ki obdaja majhno, pozitivno nabito atomsko jedro ... Wikipedia

    Model (francosko modèle, ital. modello, iz latinščine modulus mera, mera, vzorec, norma), 1) vzorec, ki služi kot standard (standard) za serijsko ali masovno reprodukcijo (M. avtomobila, M. oblačil itd. .). ), pa tudi vrsto, blagovno znamko katerega koli ... ...

    I Model (Model) Walter (24. januar 1891, Gentin, Vzhodna Prusija, 21. april 1945, blizu Duisburga), nacistični nemški general feldmaršal (1944). V vojski od 1909, sodeloval v 1. svetovni vojni 1914 18. Od novembra 1940 je poveljeval 3. tanku ... ... Velika sovjetska enciklopedija

    STRUKTURA ATOMA- (glej) zgrajen iz elementarni delci tri vrste (glej), (glej) in (glej), ki tvorijo stabilen sistem. Proton in nevtron sta del atoma (glej), elektroni tvorijo elektronsko lupino. V jedru delujejo sile (glej), zaradi česar ... ... Velika politehnična enciklopedija

    Ta izraz ima druge pomene, glej Atom (pomeni). Atom helija Atom (iz druge grščine ... Wikipedia

    - (1871 1937), angleški fizik, eden od ustvarjalcev teorije radioaktivnosti in zgradbe atoma, ustanovitelj znanstvena šola, tuji dopisni član Ruske akademije znanosti (1922) in častni član Akademije znanosti ZSSR (1925). Rojen na Novi Zelandiji, po diplomi iz ... ... enciklopedični slovar

    Atom helija Atom (starogrško ἄτομος nedeljiv) najmanjši del kemični element, ki je nosilec njegovih lastnosti. Atom je sestavljen iz atomsko jedro in okoliški elektronski oblak. Jedro atoma sestavljajo pozitivno nabiti protoni in ... ... Wikipedia

    Atom helija Atom (drugo grško ἄτομος nedeljiv) je najmanjši del kemičnega elementa, ki je nosilec njegovih lastnosti. Atom je sestavljen iz atomskega jedra in elektronskega oblaka, ki ga obdaja. Jedro atoma sestavljajo pozitivno nabiti protoni in ... ... Wikipedia

knjige

Prve informacije o kompleksu zgradba atoma so bili pridobljeni pri preučevanju procesov prehoda električni tok skozi tekočine. V tridesetih letih XIX stoletja. poskusi izjemen fizik M. Faradayja je pripeljala do ideje, da elektrika obstaja v obliki ločenih enotskih nabojev.

Odkritje spontanega razpada atomov nekaterih elementov, imenovanega radioaktivnost, je bilo neposreden dokaz kompleksnosti strukture atoma. Leta 1902 sta angleška znanstvenika Ernest Rutherford in Frederick Soddy dokazala, da se med radioaktivnim razpadom atom urana spremeni v dva atoma - atom torija in atom helija. To je pomenilo, da atomi niso nespremenljivi, neuničljivi delci.

Rutherfordov model atoma

Rutherford je pri raziskovanju prehoda ozkega snopa alfa delcev skozi tanke plasti snovi ugotovil, da večina alfa delcev prehaja skozi kovinsko folijo, ki je sestavljena iz več tisoč plasti atomov, ne da bi se oddaljila od prvotne smeri, ne da bi se razpršila, kot da bi obstajala brez ovir na njihovi poti, brez ovir. Vendar so se nekateri delci odklonili pod velikimi koti, saj so doživeli delovanje velikih sil.

Na podlagi rezultatov poskusov za opazovanje sipanja alfa delcev v snovi Rutherford je predlagal planetarni model strukture atoma. Po tem modelu struktura atoma je podobna zgradbi sončnega sistema. V središču vsakega atoma je pozitivno nabito jedro s polmerom ≈ 10 -10 m, tako kot planeti, krožijo negativno nabiti elektroni. Skoraj vsa masa je koncentrirana v atomskem jedru. Alfa delci lahko prehajajo skozi tisoče plasti atomov brez razprševanja, saj je večina prostora znotraj atomov prazna, trki z lahkimi elektroni pa skoraj ne vplivajo na gibanje težkega alfa delca. Razprševanje alfa delcev se pojavi pri trkih z atomskimi jedri.

Rutherfordov model atoma ni uspel razložiti vseh lastnosti atomov.

Po zakonih klasične fizike mora atom, sestavljen iz pozitivno nabitega jedra in elektronov v krožnih orbitah, sevati elektromagnetne valove. Sevanje elektromagnetnih valov bi moralo voditi do zmanjšanja potencialne energije v sistemu jedro-elektron, do postopnega zmanjševanja polmera elektronske orbite in padca elektrona na jedro. Vendar atomi običajno ne oddajajo elektromagnetnih valov, elektroni ne padejo na atomska jedra, torej so atomi stabilni.

Kvantni postulati N. Bohra

Razložiti stabilnost atomov Niels Bohr predlagal opustitev običajnih klasičnih idej in zakonov pri razlagi lastnosti atomov.

Osnovne lastnosti atomov dobijo dosledno kvalitativno razlago na podlagi sprejetja kvantni postulati N. Bohra.

1. Elektron se vrti okoli jedra le po strogo določenih (stacionarnih) krožnih orbitah.

2. Atomski sistem je lahko le v določenih stacionarnih ali kvantnih stanjih, od katerih vsako ustreza določeni energiji E. Atom ne oddaja energije v stacionarnih stanjih.

Stacionarno stanje atoma Z minimalna zaloga energija se imenuje glavno stanje, se imenujejo vse druge države vzbujena (kvantna) stanja. V osnovnem stanju je atom lahko neskončno dolg, življenjska doba atoma v vzbujenem stanju traja 10 -9 -10 -7 sekund.

3. Emisija ali absorpcija energije se pojavi le, ko atom prehaja iz enega stacionarnega stanja v drugo. kvantna energija elektromagnetno sevanje ob prehodu iz stacionarnega stanja z energijo E m v stanje energije E n je enaka razliki med energijami atoma v dveh kvantnih stanjih:

∆E = E m – E n = hv,

kje v je frekvenca sevanja, h\u003d 2ph \u003d 6,62 ∙ 10 -34 J ∙ s.

Kvantni model strukture atoma

V prihodnosti so bile nekatere določbe teorije N. Bohra dopolnjene in premišljene. Najpomembnejša sprememba je bila uvedba koncepta elektronskega oblaka, ki je nadomestil koncept elektrona le kot delca. Kasneje je Bohrovo teorijo nadomestila kvantna teorija, ki upošteva valovne lastnosti elektrona in drugih elementarnih delcev, ki tvorijo atom.

osnova moderna teorija struktura atoma je planetarni model, dopolnjen in izboljšan. Po tej teoriji je jedro atoma sestavljeno iz protonov (pozitivno nabiti delci) in nevronov (nenabiti delci). In okoli jedra se elektroni (negativno nabiti delci) premikajo po neomejenih poteh.

Imaš kakšno vprašanje? Želite izvedeti več o modelih atomske strukture?
Če želite dobiti pomoč mentorja - registrirajte se.
Prva lekcija je brezplačna!

strani, s popolnim ali delnim kopiranjem gradiva, je potrebna povezava do vira.

Masa elektronov je nekaj tisočkrat manjša od mase atomov. Ker je atom kot celota nevtralen, torej glavnina atoma pade na njegov pozitivno nabit del.

Za eksperimentalno študijo porazdelitve pozitivnega naboja in s tem mase znotraj atoma je Rutherford leta 1906 predlagal uporabo sondiranja atoma z uporabo α -delci. Ti delci nastanejo zaradi razpada radija in nekaterih drugih elementov. Njihova masa je približno 8000-krat večja od mase elektrona, pozitivni naboj pa je po modulu enak dvakratnemu naboju elektrona. To niso nič drugega kot popolnoma ionizirani atomi helija. Hitrost α -delci so zelo veliki: znašajo 1/15 svetlobne hitrosti.

S temi delci je Rutherford bombardiral atome težkih elementov. Elektroni zaradi svoje majhne mase ne morejo opazno spremeniti poti α -delci, tako kot nekaj deset gramov kamenček ob trku z avtomobilom ne more opazno spremeniti svoje hitrosti. Razprševanje (spreminjanje smeri gibanja) α -delci lahko povzročijo le pozitivno nabit del atoma. Tako z razprševanjem α -delci lahko določijo naravo porazdelitve pozitivnega naboja in mase znotraj atoma.

Radioaktivni pripravek, kot je radij, je bil nameščen v svinčeni valj 1, vzdolž katerega je bil izvrtan ozek kanal. snop α -delci iz kanala so padli na tanko folijo 2 preučevanega materiala (zlato, baker itd.). Po razprševanju α -delci so padli na prosojno sito 3, prevlečeno s cinkovim sulfidom. Trk vsakega delca z zaslonom je spremljal blisk svetlobe (scintilacija), ki ga je bilo mogoče opazovati v mikroskopu 4. Celotno napravo smo postavili v posodo, iz katere je bil evakuiran zrak.

Z dobrim vakuumom v notranjosti naprave se je v odsotnosti folije na zaslonu pojavil svetel krog, sestavljen iz utripanja, ki jih povzroča tanek žarek α -delci. Toda ko je bila folija postavljena na pot žarka, α -delci zaradi sipanja so bili razporejeni po zaslonu v krogu večja površina. S spreminjanjem eksperimentalne nastavitve je Rutherford poskušal zaznati odstopanje α -delci pod velikimi koti. Povsem nepričakovano se je izkazalo, da je majhna številka α -delci (približno eden od dva tisoč) so odstopali pod kotom, večjim od 90°. Kasneje je Rutherford to priznal, saj je svojim študentom ponudil eksperiment za opazovanje razprševanja α -delci pod velikimi koti, sam ni verjel v pozitiven rezultat. "To je skoraj tako neverjetno," je dejal Rutherford, "kot če bi izstrelili 15-palčni izstrelek na kos tankega papirja, izstrelek pa se je vrnil k tebi in te zadel." Dejansko je bilo nemogoče predvideti ta rezultat na podlagi Thomsonovega modela. Ko je pozitiven naboj razporejen po atomu, ne more ustvariti dovolj intenzivnega električnega polja, ki bi lahko vrglo a-delec nazaj. Največja moč odboj je določen s Coulombovim zakonom:

kjer je q α - naboj α -delci; q je pozitivni naboj atoma; r je njegov polmer; k - koeficient sorazmernosti. Jakost električnega polja enakomerno nabite kroglice je največja na površini krogle in se zmanjša na nič, ko se približa središču. Zato je manjši kot je polmer r, večja je odbojna sila α -delci.

Določanje velikosti atomskega jedra. Rutherford je to spoznal α -delec bi se lahko vrgel nazaj le, če sta pozitivni naboj atoma in njegova masa koncentrirana v zelo majhnem območju prostora. Tako je Rutherford prišel na idejo o atomskem jedru - telesu majhne velikosti, v katerem je koncentrirana skoraj vsa masa in ves pozitivni naboj atoma.

Planetarni model atoma, oz Rutherfordov model, - zgodovinski model strukture atoma, ki ga je kot rezultat poskusa s sipanjem alfa delcev predlagal Ernest Rutherford. Po tem modelu je atom sestavljen iz majhnega pozitivno nabitega jedra, v katerem je skoncentrirana skoraj vsa masa atoma, okoli katerega se gibljejo elektroni, tako kot se planeti gibljejo okoli sonca. Planetarni model atoma ustreza sodobnim predstavam o strukturi atoma, ob upoštevanju dejstva, da je gibanje elektronov kvantne narave in ga ne opisujejo zakoni klasične mehanike. Zgodovinsko gledano je Rutherfordov planetarni model nadomestil "model slivovega pudinga" Josepha Johna Thomsona, ki domneva, da so negativno nabiti elektroni nameščeni znotraj pozitivno nabitega atoma.

Priporočamo tudi

Nalaganje...Nalaganje...