„Atom“ modeliai, kas tu?

Ar kada susimąstėte, iš ko susideda aplinkiniai daiktai? Tiesiog pasakykite, kad matėte stalą, galite sakyti, kad stalas pagamintas iš medžio. Vis tiek pažvelgę ​​į veidrodį pasakysite, kad jis pagamintas iš stiklo. Iš esmės šios dvi medžiagos turi skirtingas savybes, bet ar žinojote, kad jas abi sudaro tas pats dalykas? Jo pavadinimas yra atomas.

Atomai yra mažiausios elemento dalelės, dalyvaujančios cheminėse reakcijose. Dėl ypač mažo dydžio jų negalima pamatyti net naudojant stipriausius šviesos mikroskopus. Iš jų mažiausias yra vandenilio atomas.

„Atom“ modeliai

Mokslininkai šimtmečius tyrė šias mažiausias daleles, tačiau jų išvaizdos nustatyti nepavyko. Tik 1808 metais Daltonas paskelbė savo teoriją apie atomo struktūrą. Nuo to laiko atominiai modeliai vystėsi kartu su naujausiais atradimais. Šį kartą aptarsime įvairius mokslininkų pasiūlytus atominius modelius.

Daltono teorija

Johnas Daltonas yra britų chemikas, fizikas ir meteorologas, kuris pirmą kartą paskelbė atomų egzistavimo tyrimus. Daltonas paaiškino, kad materija susideda iš nedalomų dalelių, vadinamų atomais.

Deja, tolesni tyrimai įrodė, kad pats atomas dalijasi ir susideda iš subatominių dalelių. Subatominės dalelės susideda iš elektronų, protonų ir neutronų. Nuo tada mokslininkai bandė pasiūlyti skirtingus modelius, atsižvelgdami į šių subatominių dalelių, įskaitant JJ ​​Thomsoną ir Rutherfordą, padėtį.

Atominis modelis rodo subatominių dalelių atomo struktūrą ir išsidėstymą atome. Protonų ir elektronų atradimas paskatino mokslininkus tvirtinti, kad atomus sudaro protonai ir elektronai, kurie subalansuoja jų krūvį. Jie nustatė, kad protonai buvo atomo viduje, o elektronai - išorėje ir lengvai atsiskyrė.

Yra 4 mokslininkų pasiūlyti atominiai modeliai, būtent Thomsono, Rutherfordo, Bohro pasiūlytas modelis ir kvantinis mechaninis modelis.

Thomson Atomo modelis

Džozefas Johnas Thomsonas buvo Britanijos Nobelio premijos laureatas fizikas, kuris pirmą kartą pasiūlė atominį modelį. Tiesą sakant, jis juos paskelbė prieš atrandant protoną ir atomo branduolį. Savo teorijoje Thomsonas laikė atomus panašiais į razinų duoną ar slyvų pudingo modelį, nes teigiamo krūvio sferos elektronai atrodė kaip džiovinti vaisiai kalėdiniame pudinge.

(Taip pat skaitykite: Žinokite Žemės sluoksnius pagal jų sluoksnius ir cheminę sudėtį)

Šis modelis daro prielaidą, kad atomas susideda iš teigiamai įkrautos sferos, į kurią įterpti elektronai. Atomas gali turėti neutralų krūvį, nes jis turi tuos pačius neigiamus ir teigiamus krūvius.

Rutherfordo branduolinio atomo modelis

Ernestas Rutherfordas yra Naujojoje Zelandijoje gimęs fizikas ir chemikas, įsikūręs Anglijoje. Jis pasiūlė atominį modelį atlikęs eksperimentą, vadinamą Rutherfordo sklaidos eksperimentu. Jis ir du jo mokiniai atliko alfa spindulių sklaidos eksperimentus ant plonos auksinės plokštelės.

Rutherfordas manė, kad bendras teigiamas atomo krūvis yra sutelktas labai mažame regione, vadinamame branduoliu. Elektronai dideliu greičiu sukasi aplink atomo branduolį žiediniais keliais, vadinamais orbitomis. Elektrostatinė trauka tarp branduolio ir elektronų išlaiko elektronus savo trajektorijoje.

Rutherfordo modelis taip pat atskleidė, kad protonų skaičius yra lygus elektronų skaičiui ir yra žinomas kaip atominis skaičius. Tuo tarpu, jei sujungiamas protonų ir neutronų skaičius, vertė yra tokia pati kaip atominės masės skaičius.

Deja, Rutherfordo atomo modelis negalėjo paaiškinti atomo stabilumo. Pagal elektromagnetinę teoriją įkrautos dalelės greitėdamos praranda energiją. Prarandama energija gali sulėtinti elektronų greitį ir galiausiai elektronus pritrauks branduolys, o atomai bus sunaikinti. Be to, Rutherfordo atomo modelis taip pat nieko nepaaiškino apie elektronų ir elektronų energijų pasiskirstymą. Be to, šis atominis modelis taip pat negali paaiškinti kiekvieno elemento teikiamo linijos spektro.

Bohro atomo modelis

Nielsas Bohras, norėdamas atsakyti į Rutherfordo atominio modelio trūkumus, ypač susijusius su linijų spektru ir atomo stabilumu, paskelbė savo paties atominį modelį. Jo teigimu, elektronai sukasi aplink atomo branduolį tam tikrose žiedinėse orbitose, vadinamose energijos apvalkalais arba energijos lygiais. Energijos apvalkale besisukantys elektronai yra susiję su fiksuotu energijos kiekiu. Šios energijos kriauklės yra sunumeruotos 1, 2, 3 ir t. T. Iš atomo branduolio arba nurodomos kaip k, l, m ir kt.

Elektronų išsidėstymas atome yra žinomas kaip elektronų konfigūracija. Elektronų konfigūracija gali padėti paaiškinti, kaip atomai susijungia. Elektronų užpildymas atominėse kriauklėse prasideda nuo vidinio apvalkalo ar mažiausios energijos užpildymo. Didžiausias elektronų, galinčių užimti apvalkalą, skaičius yra 2n2.

Kvantinės mechanikos atominė teorija

Deja, Bohro pasiūlytas atominis modelis nesugebėjo paaiškinti vandenilio atomų spektro tiek magnetiniame, tiek elektriniame lauke. Į tai bando atsakyti austrų fizikas Erwinas Schrödingeris. Jis sukūrė atominę teoriją, pagrįstą kvantinės mechanikos principais. Schrödingerio siūlomas modelis nelabai skiriasi nuo Bohro, nes atomas turi teigiamai įkrautą branduolį ir yra apsuptas neigiamai įkrautų elektronų. Skirtumas yra elektronų, kurie supa atomo branduolį, padėtyje.

Savo teorijoje Bohras teigė, kad elektronai apskrieja atomo branduolį orbitose tam tikru atstumu nuo atomo branduolio, kuris vadinamas atomo spinduliu. Tačiau kvantinės mechanikos teorijoje pagal Heisenbergo neapibrėžtumo principą negalima tiksliai žinoti atomų branduolį supančių elektronų padėties. Todėl didžiausia elektrono padėties tikimybė yra toje orbitoje. Tai yra, galima sakyti, kad didžiausia tikimybė rasti elektronus atomuose yra orbitose.

Kvantinis mechaninis modelis taip pat teigia, kad elektronų judėjimas aplink atomo branduolį turi dualizmo savybę, kaip pasiūlė de Broglie. Kadangi elektronų judėjimas aplink branduolį yra panašus į bangą, todėl elektronų aplink branduolį judėjimo lygtis turi būti susijusi su bangų funkcija.

Schrödingeris papildė savo teoriją lygtimi, kurioje teigiama, kad elektronų judėjimas aplink atomo branduolį, susijęs su materijos dualistine prigimtimi, gali būti išreikštas Dekarto koordinatėmis. Ši lygtis tapo žinoma kaip Schrödingerio lygtis.

Iš šios lygties Schrödingeris sukūrė tris kvantinius skaičius, būtent pagrindinį kvantą (n), azimuto kvantą (A) ir magnetinį kvantą (m). Šie trys kvantiniai skaičiai yra paprasti sveiki skaičiai, nurodantys elektronų tikimybę aplink atomo branduolį. Schrödingerio lygties sprendimas suteikia tris kvantinius skaičius. Orbita yra kilusi iš Schrödingerio lygties, kad tarp orbitos ir visų trijų skaičių būtų ryšys.