Kush zbuloi modelin bërthamor të atomit. Enciklopedia e shkollës

Në vitin 1903, shkencëtari anglez Thomson propozoi një model të atomit, i cili me shaka u quajt "një simite me rrush të thatë". Sipas versionit të tij, një atom është një sferë me një ngarkesë pozitive uniforme, në të cilën elektronet e ngarkuara negativisht janë të ndërthurura si rrushi i thatë.

Megjithatë, studimet e mëtejshme të atomit treguan se kjo teori është e paqëndrueshme. Dhe disa vjet më vonë, një fizikan tjetër anglez, Rutherford, kreu një sërë eksperimentesh. Bazuar në rezultatet, ai ndërtoi një hipotezë për strukturën e atomit, e cila njihet edhe sot globalisht.

Përvoja e Rutherford: propozimi i modelit të tij të atomit

Në eksperimentet e tij, Rutherford kaloi një rreze grimcash alfa përmes një fjollë të hollë ari. Ari u zgjodh për plasticitetin e tij, i cili bëri të mundur krijimin e një petë shumë të hollë, pothuajse një shtresë molekulash të trashë. Pas fletës ishte vendosur një ekran i veçantë, i cili ndriçohej kur bombardohej nga grimcat alfa që binin mbi të. Sipas teorisë së Tomsonit, grimcat alfa duhet të kishin kaluar nëpër fletë të papenguara, duke devijuar shumë pak në anët. Megjithatë, doli që disa nga grimcat u sollën në këtë mënyrë, dhe një pjesë shumë e vogël u kthye prapa, sikur të godiste diçka.

Kjo do të thotë, u zbulua se brenda atomit ka diçka të ngurtë dhe të vogël, nga e cila u kërcyen grimcat alfa. Pikërisht atëherë Rutherford propozoi një model planetar të strukturës së atomit. Modeli planetar i atomit sipas Rutherford shpjegoi rezultatet e eksperimenteve të tij dhe eksperimenteve të kolegëve të tij. Deri më sot nuk është ofruar modeli më i mirë, megjithëse disa aspekte të kësaj teorie ende nuk pajtohen me praktikën në disa fusha shumë të ngushta të shkencës. Por në përgjithësi, modeli planetar i atomit është më i dobishëm nga të gjithë. Nga se përbëhet ky model?

Modeli planetar i strukturës së atomit

Siç sugjeron emri, një atom krahasohet me një planet. Në këtë rast, planeti është bërthama e një atomi. Dhe elektronet rrotullohen rreth bërthamës në një distancë mjaft të madhe, ashtu si satelitët rrotullohen rreth planetit. Vetëm shpejtësia e rrotullimit të elektroneve është qindra mijëra herë më e lartë se shpejtësia e rrotullimit të satelitit më të shpejtë. Prandaj, gjatë rrotullimit të tij, elektroni krijon, si të thuash, një re mbi sipërfaqen e bërthamës. DHE tarifat ekzistuese elektronet zmbrapsen nga të njëjtat ngarkesa të formuara nga elektronet e tjera rreth bërthamave të tjera. Prandaj, atomet nuk "ngjiten së bashku", por ndodhen në një distancë nga njëri-tjetri.

Dhe kur flasim për përplasjen e grimcave, nënkuptojmë që ato i afrohen njëra-tjetrës në një distancë mjaft të madhe dhe zmbrapsen nga fushat e ngarkesave të tyre. Nuk ka asnjë kontakt të drejtpërdrejtë. Grimcat në një substancë zakonisht ndodhen shumë larg njëra-tjetrës. Nëse në një farë mënyre do të ishte e mundur të shemben së bashku grimcat e çdo trupi, ajo do të zvogëlohej miliarda herë. Toka do të ishte më e vogël se një mollë. Pra, vëllimi kryesor i çdo substance, çuditërisht siç tingëllon, është i zënë nga një zbrazëti në të cilën ndodhen grimcat e ngarkuara, të cilat mbahen në distancë forcat elektronike ndërveprimet.

Modeli planetar i atomit

Modeli planetar i atomit: bërthama (e kuqe) dhe elektronet (jeshile)

Modeli planetar i atomit, ose Modeli i Rutherford, - një model historik i strukturës së atomit, i cili u propozua nga Ernest Rutherford si rezultat i një eksperimenti me shpërndarjen e grimcave alfa. Sipas këtij modeli, një atom përbëhet nga një bërthamë e vogël e ngarkuar pozitivisht, në të cilën është e përqendruar pothuajse e gjithë masa e atomit, rreth së cilës lëvizin elektronet, ashtu siç lëvizin planetët rreth diellit. Modeli planetar i atomit korrespondon me idetë moderne për strukturën e atomit, duke marrë parasysh faktin se lëvizja e elektroneve është e një natyre kuantike dhe nuk përshkruhet nga ligjet e mekanikës klasike. Historikisht, modeli planetar i Rutherford-it ka zëvendësuar "modelin e pudingut të kumbullës" të Joseph John Thomson-it, i cili postulon se elektronet e ngarkuara negativisht vendosen brenda një atomi të ngarkuar pozitivisht.

Rutherford propozoi një model të ri të strukturës së atomit në 1911 si përfundim nga një eksperiment mbi shpërndarjen e grimcave alfa në fletë ari, të kryer nën udhëheqjen e tij. Në këtë shpërndarje, një numër i madh i papritur i grimcave alfa u shpërndanë në kënde të mëdha, gjë që tregonte se qendra e shpërndarjes ka madhësi të vogël dhe në të është përqendruar një ngarkesë elektrike e konsiderueshme. Llogaritjet e Rutherford-it treguan se qendra e shpërndarjes, e ngarkuar pozitivisht ose negativisht, duhet të jetë të paktën 3000 herë. më të vogla atomi, i cili në atë kohë njihej tashmë dhe vlerësohej në rreth 10 -10 m. Meqenëse në atë kohë elektronet ishin tashmë të njohura, dhe masa dhe ngarkesa e tyre ishin përcaktuar, qendra e shpërndarjes, e cila më vonë u quajt bërthama, duhej të kanë një ngarkesë të kundërt me elektronet. Rutherford nuk e lidhi madhësinë e ngarkesës me numrin atomik. Ky përfundim u bë më vonë. Dhe vetë Rutherford sugjeroi që ngarkesa është në përpjesëtim me masën atomike.

Disavantazhi i modelit planetar ishte papajtueshmëria e tij me ligjet e fizikës klasike. Nëse elektronet lëvizin rreth bërthamës si planetët rreth Diellit, atëherë lëvizja e tyre përshpejtohet, dhe, për rrjedhojë, sipas ligjeve të elektrodinamikës klasike, ata do të duhet të lëshojnë valë elektromagnetike, të humbasin energji dhe të bien në bërthamë. Hapi tjetër në zhvillimin e modelit planetar ishte modeli i Bohr-it, i cili postulon ligje të tjera, të ndryshme nga klasike, të lëvizjes së elektroneve. Mekanika kuantike ishte në gjendje të zgjidhte plotësisht kontradiktat e elektrodinamikës.

Fondacioni Wikimedia. 2010.

Shihni se çfarë është "Modeli planetar i atomit" në fjalorë të tjerë:

modeli planetar i atomit- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. modeli i atomit planetar vok. Planetmodell des Atoms, n rus. model planetar i atomit, f pranc. modèle planétaire de l'atome, m ... Fizikos terminų žodynas

Modeli i Bohr-it i një atomi të ngjashëm me hidrogjenin (Z është ngarkesa bërthamore), ku një elektron i ngarkuar negativisht është i mbyllur në një shtresë atomike që rrethon një bërthamë atomike të vogël, të ngarkuar pozitivisht ... Wikipedia

Model (frëngjisht modèle, italisht modello, nga latinishtja modulus masë, masë, mostër, normë), 1) mostër që shërben si referencë (standarde) për riprodhim serial ose masiv (M. makinë, M. veshje, etj.) ) , si dhe llojin, markën e çdo ... ...

I Model Walter (24.1.1891, Gentin, Prusia Lindore, 21.4.1945, afër Duisburgut), gjeneral-fush-marshall fashist gjerman (1944). Në ushtri që nga viti 1909, mori pjesë në Luftën e Parë Botërore 1914 18. Nga nëntori 1940 ai komandoi tankun e 3-të ... ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike

STRUKTURA E ATOMIT- (shih) ndërtuar nga grimcat elementare tre lloje(shih), (shih) dhe (shih), duke formuar një sistem të qëndrueshëm. Protoni dhe neutroni janë pjesë e atomit (shih), elektronet formojnë një shtresë elektronike. Forcat veprojnë në thelb (shih), falë të cilave ... ... Enciklopedia e Madhe Politeknike

Ky term ka kuptime të tjera, shih Atom (paqartësi). Atomi i heliumit (nga greqishtja e tjera ... Wikipedia

- (1871 1937), fizikan anglez, një nga themeluesit e teorisë së radioaktivitetit dhe strukturës së atomit, themelues i një shkolle shkencore, anëtar korrespondent i huaj i Akademisë së Shkencave Ruse (1922) dhe anëtar nderi i Akademisë së Shkencat e BRSS (1925). Lindur në Zelandën e Re, pasi u diplomua në ... ... fjalor enciklopedik

Atomi i heliumit Atomi (tjetër greqisht ἄτομος i pandashëm) është pjesa më e vogël e një elementi kimik, i cili është bartësi i vetive të tij. Një atom përbëhet nga bërthama atomike dhe renë elektronike përreth. Bërthama e një atomi përbëhet nga protone të ngarkuar pozitivisht dhe ... ... Wikipedia

Atomi i heliumit Atomi (tjetër greqisht ἄτομος i pandashëm) është pjesa më e vogël e një elementi kimik, i cili është bartësi i vetive të tij. Një atom përbëhet nga një bërthamë atomike dhe një re elektronike që e rrethon atë. Bërthama e një atomi përbëhet nga protone të ngarkuar pozitivisht dhe ... ... Wikipedia

libra

Një grup tavolinash. Fizika. Klasa 11 (15 tabela),. Album edukativ me 15 fletë. Transformator. Induksioni elektromagnetik në teknologjinë moderne. Llambat elektronike. Tub me rreze katodë. Gjysem percjellesit. Diodë gjysmëpërçuese... Transistor…

Modeli planetar i atomit

Modeli planetar i atomit: bërthama (e kuqe) dhe elektronet (jeshile)

Rutherford propozoi një model të ri të strukturës së atomit në 1911 si përfundim nga një eksperiment mbi shpërndarjen e grimcave alfa në fletë ari, të kryer nën udhëheqjen e tij. Në këtë shpërndarje, një numër i madh i papritur i grimcave alfa u shpërndanë në kënde të mëdha, gjë që tregonte se qendra e shpërndarjes ishte e vogël dhe një ngarkesë elektrike e konsiderueshme ishte e përqendruar në të. Llogaritjet e Rutherford-it treguan se një qendër shpërndarjeje, e ngarkuar pozitivisht ose negativisht, duhet të jetë të paktën 3000 herë më e vogël se madhësia e një atomi, e cila dihej tashmë në atë kohë dhe vlerësohej në rreth 10 -10 m. Meqenëse në atë kohë elektronet ishin tashmë të njohura, dhe masa dhe ngarkesa e tyre janë përcaktuar, atëherë qendra e shpërndarjes, e cila më vonë u quajt bërthama, duhej të kishte një ngarkesë të kundërt me elektronet. Rutherford nuk e lidhi madhësinë e ngarkesës me numrin atomik. Ky përfundim u bë më vonë. Dhe vetë Rutherford sugjeroi që ngarkesa është në përpjesëtim me masën atomike.

Fondacioni Wikimedia. 2010.

Planetari Eise Eisingi
Fiksi planetar

Shihni se çfarë është "Modeli planetar i atomit" në fjalorë të tjerë:

Modeli Bohr i atomit- Modeli i Bohr-it i një atomi të ngjashëm me hidrogjenin (Z është ngarkesa bërthamore), ku një elektron i ngarkuar negativisht është i mbyllur në një shtresë atomike që rrethon një bërthamë atomike të vogël, të ngarkuar pozitivisht ... Wikipedia

Modeli (në shkencë)- Model (frëngjisht modèle, italisht modello, nga latinishtja modulus masë, masë, mostër, normë), 1) mostër që shërben si referencë (standarde) për riprodhim serik ose masiv (M. makinë, M. veshje etj. . ), si dhe llojin, markën e çdo ... ...

Model- I Model (Model) Walter (24.1.1891, Gentin, Prusia Lindore, 21.4.1945, afër Duisburgut), gjeneral-fush-marshall fashist gjerman (1944). Në ushtri që nga viti 1909, mori pjesë në Luftën e Parë Botërore 1914 18. Nga nëntori 1940 ai komandoi tankun e 3-të ... ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike

STRUKTURA E ATOMIT- (shih) është ndërtuar nga grimca elementare të tre llojeve (shih), (shih) dhe (shih), duke formuar një sistem të qëndrueshëm. Protoni dhe neutroni janë pjesë e atomit (shih), elektronet formojnë një shtresë elektronike. Forcat veprojnë në thelb (shih), falë të cilave ... ... Enciklopedia e Madhe Politeknike

Atomi- Ky term ka kuptime të tjera, shih Atom (kuptimet). Atomi i heliumit (nga greqishtja e tjera ... Wikipedia

Rutherford Ernest- (1871 1937), fizikan anglez, një nga themeluesit e teorisë së radioaktivitetit dhe strukturës së atomit, themelues i një shkolle shkencore, anëtar korrespondent i huaj i Akademisë së Shkencave Ruse (1922) dhe anëtar nderi i Akademisë së Shkencat e BRSS (1925). Lindur në Zelandën e Re, pasi u diplomua në ... ... fjalor enciklopedik

Άτομο

Korpuskulat- Atomi i heliumit Atomi (tjetër greqisht ἄτομος i pandashëm) është pjesa më e vogël e një elementi kimik, i cili është bartës i vetive të tij. Një atom përbëhet nga një bërthamë atomike dhe një re elektronike që e rrethon atë. Bërthama e një atomi përbëhet nga protone të ngarkuar pozitivisht dhe ... ... Wikipedia

libra

Një grup tavolinash. Fizika. Klasa 11 (15 tabela),. Album edukativ me 15 fletë. Transformator. Induksioni elektromagnetik në teknologjinë moderne. Llambat elektronike. Tub me rreze katodë. Gjysem percjellesit. Diodë gjysmëpërçuese. Transistor…

Masa e elektroneve është disa mijëra herë më e vogël se masa e atomeve. Meqenëse atomi në tërësi është neutral, atëherë, rrjedhimisht, pjesa më e madhe e atomit bie në pjesën e tij të ngarkuar pozitivisht.

Për një studim eksperimental të shpërndarjes së ngarkesës pozitive, dhe rrjedhimisht masës brenda atomit, Rutherford propozoi në vitin 1906 që të përdorej kërkimi i atomit me ndihmën e α -grimca. Këto grimca prodhohen nga prishja e radiumit dhe disa elementeve të tjerë. Masa e tyre është rreth 8000 herë më e madhe se masa e një elektroni, dhe ngarkesë pozitiveështë e barabartë në madhësi me ngarkesën e dyfishuar të elektronit. Këto nuk janë asgjë më shumë se atome të heliumit plotësisht të jonizuar. Shpejtësia α -grimca është shumë e madhe: është 1/15 e shpejtësisë së dritës.

Me këto grimca Rutherford bombardoi atomet e elementeve të rënda. Për shkak të masës së tyre të ulët, elektronet nuk mund të ndryshojnë dukshëm trajektoren e tyre. α -grimcat, ashtu si një guralec prej disa dhjetëra gramësh në një përplasje me një makinë nuk është në gjendje të ndryshojë ndjeshëm shpejtësinë e tij. Disipation (ndryshimi i drejtimit të udhëtimit) α -grimcat mund të shkaktohen vetëm nga pjesa e ngarkuar pozitivisht e atomit. Kështu, duke shpërndarë α -grimca, ju mund të përcaktoni natyrën e shpërndarjes së ngarkesës pozitive dhe masës brenda atomit.

Një preparat radioaktiv, për shembull radiumi, u vendos brenda një cilindri plumbi 1, përgjatë të cilit u shpua një kanal i ngushtë. Trare α -grimcat nga kanali binin mbi një fletë të hollë 2 të bërë nga materiali në studim (ari, bakri etj.). Pas shpërndarjes α -grimcat ranë në një ekran gjysmë transparent 3 të mbuluar me sulfur zinku. Përplasja e secilës grimcë me ekranin u shoqërua me një ndezje drite (scintilacion), e cila mund të vëzhgohej përmes mikroskopit 4. E gjithë pajisja u vendos në një enë nga e cila u evakuua ajri.

Me një vakum të mirë brenda pajisjes në mungesë të folesë, në ekran u shfaq një rreth i lehtë, i përbërë nga shkëndija të shkaktuara nga një rreze e hollë. α -grimca. Por kur u vendos petë në shtegun e traut, α -grimcat për shkak të shpërndarjes u shpërndanë në ekran mbi një rreth sipërfaqe më të madhe... Duke modifikuar konfigurimin eksperimental, Rutherford u përpoq të zbulonte devijimin α -grimcat në kënde të mëdha. Krejt papritur, doli që një numër i vogël α -grimcat (rreth një në dy mijë) të devijuara në kënde më të mëdha se 90 °. Më vonë, Rutherford e pranoi këtë, pasi u kishte propozuar studentëve të tij një eksperiment për të vëzhguar shpërndarjen α grimcat në kënde të mëdha, ai vetë nuk besonte në një rezultat pozitiv. "Është pothuajse po aq e pabesueshme," tha Rutherford, "sikur të keni gjuajtur një plumb 15 inç në një copë letre dhe plumbi u kthye tek ju dhe ju goditi." Në të vërtetë, ky rezultat nuk mund të parashikohej në bazë të modelit të Thomson. Kur shpërndahet në të gjithë atomin, ngarkesa pozitive nuk mund të krijojë një fushë elektrike mjaftueshëm intensive të aftë për të hedhur prapa grimcën a. Forca maksimale refuzuese përcaktohet nga ligji i Kulombit:

ku q α është ngarkesa α -grimca; q është ngarkesa pozitive e atomit; r është rrezja e tij; k - koeficienti i proporcionalitetit. Fuqia e fushës elektrike e një topi të ngarkuar në mënyrë uniforme është maksimale në sipërfaqen e topit dhe zvogëlohet në zero kur i afrohet qendrës. Prandaj, sa më e vogël të jetë rrezja r, aq më e madhe është forca repulsive α -grimca.

Përcaktimi i madhësisë së bërthamës atomike. Rutherford e kuptoi këtë α -grimca mund të hidhet mbrapa vetëm nëse ngarkesa pozitive e atomit dhe masa e saj përqendrohen në një zonë shumë të vogël të hapësirës. Pra, Rutherford doli me idenë e një bërthame atomike - një trup me dimensione të vogla, në të cilin përqendrohet pothuajse e gjithë masa dhe e gjithë ngarkesa pozitive e një atomi.

Modelet historike1 të atomit pasqyrojnë nivelet e njohurive që korrespondojnë me një periudhë të caktuar në zhvillimin e shkencës.

Faza e parë në zhvillimin e modeleve atomike u karakterizua nga mungesa e të dhënave eksperimentale mbi strukturën e saj.

Duke shpjeguar fenomenet e mikrokozmosit, shkencëtarët kërkuan analogji në makrokozmos, duke u mbështetur në ligjet e mekanikës klasike.

J. Dalton, krijuesi i atomistikës kimike (1803), supozoi se atomet e të njëjtit element kimik janë identike sferike, grimcat më të vogla, dhe për rrjedhojë, të pandashme.

Fizikani francez Jean Baptiste Perrin (1901) propozoi një model që në fakt parashikonte modelin "planetar". Sipas këtij modeli, një bërthamë e ngarkuar pozitivisht ndodhet në qendër të atomit, rreth së cilës elektronet e ngarkuara negativisht lëvizin në orbita të caktuara, si planetët rreth Diellit. Modeli i Perrin-it nuk tërhoqi vëmendjen e shkencëtarëve, pasi jepte vetëm një karakteristikë cilësore, por jo sasiore të atomit (në figurën 7 kjo tregohet nga mospërputhja midis ngarkesës së bërthamës atomike dhe numrit të elektroneve).

Në vitin 1902, fizikani anglez William Thomson (Kelvin) zhvilloi konceptin e një atomi si një grimcë sferike e ngarkuar pozitivisht, brenda së cilës elektronet e ngarkuara negativisht luhaten (emetojnë dhe thithin energji). Kelvin tërhoqi vëmendjen për faktin se numri i elektroneve është i barabartë me ngarkesën pozitive të sferës, prandaj, në tërësi, atomi nuk ka ngarkesë elektrike(fig. 7).

Një vit më vonë, fizikani gjerman Philip Lenard propozoi një model sipas të cilit një atom është një sferë e zbrazët me dipole elektrike (dinamida) brenda. Vëllimi i zënë nga këto dipole është shumë më i vogël se vëllimi i sferës, dhe pjesa kryesore e atomit rezulton të jetë e paplotësuar.

Sipas fizikanit japonez Gontaro (Hantaro) Nagaoki (1904), ekziston një bërthamë e ngarkuar pozitivisht në qendër të atomit, dhe elektronet lëvizin në hapësirë rreth bërthamës në unaza të sheshta që ngjajnë me unazat e planetit Saturn (ky model u quajt atomi "Saturnian"). Shumica e shkencëtarëve nuk i kushtuan vëmendje ideve të Nagaoka, megjithëse ato në një farë mase mbivendosen pamje moderne rreth orbitalës atomike.

Asnjë prej modeleve të shqyrtuara (Fig. 7) nuk shpjegoi se si vetitë elementet kimike të lidhura me strukturën e atomeve të tyre.

Oriz. 7. Disa modelet historike atom

Në vitin 1907, J.J. Thomson propozoi një model statik të strukturës së atomit, duke përfaqësuar atomin si një grimcë sferike të ngarkuar me energji elektrike pozitive, në të cilën elektronet e ngarkuara negativisht shpërndahen në mënyrë uniforme ( model"puding", fig. 7).

Llogaritjet matematikore kanë treguar se elektronet në një atom duhet të vendosen në unaza të vendosura në mënyrë koncentrike. Thomson bëri një përfundim shumë të rëndësishëm: arsyeja e ndryshimit periodik në vetitë e elementeve kimike lidhet me veçoritë e strukturës elektronike të atomeve të tyre. Për shkak të kësaj, modeli i atomit i Tomsonit u vlerësua shumë nga bashkëkohësit e tij. Megjithatë, ajo nuk shpjegoi disa nga fenomenet, për shembull, shpërndarjen e grimcave alfa ndërsa ato kalojnë nëpër një pllakë metalike.

Bazuar në idetë e tij për atomin, Tomson nxori një formulë për llogaritjen e devijimit mesatar të grimcave α, dhe kjo llogaritje tregoi se probabiliteti i shpërndarjes së grimcave të tilla në kënde të mëdha është afër zeros. Sidoqoftë, është vërtetuar eksperimentalisht se afërsisht një në tetë mijë grimca alfa që ndodhin në fletë ari devijohen nga një kënd prej më shumë se 90 °. Kjo binte ndesh me modelin e Thomson-it, i cili supozonte devijime vetëm në kënde të vogla.

Ernest Rutherford, duke përmbledhur të dhënat eksperimentale, në vitin 1911 propozoi një model "planetar" (ndonjëherë i quajtur "bërthamor") të strukturës së atomit, sipas të cilit 99.9% e masës së një atomi dhe ngarkesa e tij pozitive janë të përqendruara në një bërthama e vogël dhe elektronet me ngarkesë negative, numri i cili është i barabartë me ngarkesën e bërthamës, rrotullohen rreth tij, si planetët Sistem diellor 1 (fig. 7).

Rutherford, së bashku me studentët e tij, ngritën eksperimente që bënë të mundur studimin e strukturës së atomit (Fig. 8). Një rrymë grimcash të ngarkuara pozitivisht (grimca α) u drejtuan në sipërfaqen e një fletë metalike të hollë (ari) 2 nga një burim rrezatimi radioaktiv 1. Në rrugën e tyre, u instalua një ekran fluoreshent 3, i cili bën të mundur vëzhgimin e drejtimit të lëvizjes së mëtejshme të grimcave α.

Oriz. 8. Përvoja e Radhërfordit

U zbulua se shumica e grimcave α kaluan nëpër fletë metalike, praktikisht pa ndryshuar drejtimin e tyre. Vetëm grimcat individuale (mesatarisht një në dhjetë mijë) u devijuan dhe fluturuan pothuajse në drejtim të kundërt. U arrit në përfundimin se pjesa më e madhe e masës atomike është e përqendruar në një bërthamë të ngarkuar pozitivisht, kjo është arsyeja pse grimcat alfa devijohen kaq fort (Fig. 9).

Oriz. 9. Shpërndarja e grimcave α nga një bërthamë atomike

Elektronet që lëvizin në atom, në përputhje me ligjet e elektromagnetizmit, duhet të lëshojnë energji dhe, duke e humbur atë, të tërhiqen nga bërthama e ngarkuar në mënyrë të kundërt dhe, për rrjedhojë, të "bien" mbi të. Kjo duhet të çojë në zhdukjen e atomit, por duke qenë se kjo nuk ndodhi, u arrit në përfundimin se ky model ishte i pamjaftueshëm.

Në fillim të shekullit të 20-të, fizikani gjerman Max Planck dhe fizikani teorik Albert Einstein krijuan teorinë kuantike të dritës. Sipas kësaj teorie, energjia rrezatuese, për shembull drita, emetohet dhe absorbohet jo vazhdimisht, por në pjesë të veçanta (kuanta). Për më tepër, madhësia e kuantit të energjisë nuk është e njëjtë për rrezatime të ndryshme dhe është proporcionale me frekuencën e dridhjeve valë elektromagnetike: Е = hν, ku h – Konstanta e Plankut e barabartë me 6,6266 · 10 –34 J · s, ν është frekuenca e rrezatimit. Kjo energji bartet nga grimcat e dritës - fotone.

Duke u përpjekur të kombinonte artificialisht ligjet e mekanikës klasike dhe teorisë kuantike, fizikani danez Niels Bohr në vitin 1913 plotësoi modelin e atomit të Radhërfordit me dy postulate rreth një ndryshimi të ndërprerë (diskret) në energjinë e elektroneve në një atom. Bohr besonte se një elektron në një atom hidrogjeni mund të gjendet vetëm në mënyrë të mirëpërcaktuar orbitat e palëvizshme rrezet e të cilave lidhen me njëra-tjetrën si katrorë numrat natyrorë (1 2: 2 2: 3 2: ... :n 2). Elektronet lëvizin rreth bërthamës atomike në orbita të palëvizshme. Atomi është në një gjendje të qëndrueshme, nuk thith ose nuk lëshon energji - ky është postulati i parë i Bohr-it. Sipas postulatit të dytë, rrezatimi i energjisë ndodh vetëm gjatë kalimit të një elektroni në një orbitë më afër bërthamës atomike. Kur një elektron lëviz në një orbitë më të largët, energjia absorbohet nga atomi. Ky model u përmirësua në vitin 1916 nga fizikani teorik gjerman Arnold Sommerfeld, i cili tregoi lëvizjen e elektroneve përgjatë orbitat eliptike.

Modeli planetar, falë qartësisë së tij dhe postulateve të Bohr-it, kohe e gjate u përdor për të shpjeguar dukuritë atomiko-molekulare. Sidoqoftë, doli që lëvizja e një elektroni në një atom, qëndrueshmëria dhe vetitë e një atomi, në kontrast me lëvizjen e planetëve dhe stabilitetin e Sistemit Diellor, nuk mund të përshkruhen nga ligjet e mekanikës klasike. Kjo mekanikë bazohet në ligjet e Njutonit dhe objekti i studimit të saj është lëvizja e trupave makroskopikë, të kryera me shpejtësi që janë të vogla në krahasim me shpejtësinë e dritës. Për të përshkruar strukturën e atomit, është e nevojshme të zbatohen konceptet e mekanikës kuantike (valore) për natyrën e dyfishtë valë-grimcë të mikrogrimcave, të cilat u formuluan në vitet 1920 nga fizikanët teorikë: francezi Louis de Broglie, gjermanët Werner. Heisenberg dhe Erwin Schrödinger, anglezi Paul Dirac dhe të tjerë.

Në vitin 1924, Louis de Broglie parashtroi hipotezën se elektroni ka veti valore (parimi i parë Mekanika kuantike) dhe propozoi një formulë për llogaritjen e gjatësisë valore të saj. Qëndrueshmëria e një atomi shpjegohet me faktin se elektronet në të nuk lëvizin në orbita, por në zona të caktuara të hapësirës rreth bërthamës, të quajtura orbitale atomike. Një elektron zë pothuajse të gjithë vëllimin e një atomi dhe nuk mund të "bie mbi bërthamën" e vendosur në qendër të tij.

Në vitin 1926, Schrödinger, duke vazhduar zhvillimin e ideve të L. de Broglie mbi vetitë valore të elektronit, të zgjedhur në mënyrë empirike Ekuacioni matematik, i ngjashëm me ekuacionin e vibrimit të vargut, i cili mund të përdoret për të llogaritur energjitë lidhëse të një elektroni në një atom në nivele të ndryshme energjetike. Ky ekuacion është bërë ekuacioni bazë i mekanikës kuantike.

Zbulimi i vetive valore të elektronit tregoi se përhapja e njohurive për makrokozmosin në objektet e mikrokozmosit është e paligjshme. Në 1927, Heisenberg vërtetoi se është e pamundur të përcaktohet pozicioni i saktë në hapësirë i një elektroni që ka një shpejtësi të caktuar, prandaj, koncepti i lëvizjes së një elektroni në një atom është i një natyre probabiliste (parimi i dytë i mekanikës kuantike) .

Modeli mekanik kuantik i atomit (1926) përshkruan gjendjen e atomit me anë të funksioneve matematikore dhe nuk ka një shprehje gjeometrike (Fig. 10). Ky model nuk merr parasysh natyrën dinamike të strukturës së atomit dhe çështjen e madhësisë së elektronit si grimcë. Besohet se elektronet zënë nivele të caktuara të energjisë dhe lëshojnë ose thithin energji gjatë kalimit në nivele të tjera. Në fig. 10 nivele të energjisë tregohen skematikisht në formën e unazave koncentrike të vendosura në distanca të ndryshme nga bërthama atomike. Shigjetat tregojnë kalimet e elektroneve ndërmjet niveleve të energjisë dhe emetimin e fotoneve që shoqërojnë këto tranzicione. Diagrami tregohet në mënyrë cilësore dhe nuk pasqyron distancat reale midis niveleve të energjisë, të cilat mund të ndryshojnë nga njëri-tjetri me dhjetëra herë.

Në vitin 1931, shkencëtari amerikan Gilbert White propozoi për herë të parë një paraqitje grafike të orbitaleve atomike dhe një model "orbital" të atomit (Fig. 10). Modelet orbitale atomike përdoren për të pasqyruar konceptin e "dendësisë së elektroneve" dhe për të demonstruar shpërndarjen e ngarkesës negative rreth një bërthame në një atom ose një sistemi bërthamash atomike në një molekulë.

Oriz. 10. Historike dhe modele moderne atom

Në vitin 1963, artisti, skulptori dhe inxhinieri amerikan Kenneth Snelson propozoi një "model anash unazës" të predhave elektronike të atomit (Fig. 10), i cili shpjegon shpërndarjen sasiore të elektroneve në një atom mbi predha elektronike të qëndrueshme. Çdo elektron modelohet nga një magnet unazor (ose një lak i mbyllur me goditje elektrike duke pasur një moment magnetik). Magnetet e unazave tërhiqen nga njëri-tjetri dhe formojnë forma simetrike nga unazat - kokat e unazave... Prania e dy poleve në magnet imponon një kufizim në opsionet e mundshme montimet e kokave të unazave. Modelet e predhave elektronike të qëndrueshme janë figurat më simetrike të unazave, të përbëra duke marrë parasysh vetitë e tyre magnetike.

Prania e një spin në një elektron (shih Seksionin 5) është një nga arsyet kryesore për formimin e predhave të qëndrueshme elektronike në një atom. Elektronet formojnë çifte me rrotullime të kundërta. Modeli i anës unazore i një çifti elektronik, ose i një orbitale atomike të mbushur, është dy unaza të vendosura në plane paralele në anët e kundërta të bërthamës atomike. Kur më shumë se një palë elektrone ndodhen pranë bërthamës së një atomi, unaza-elektronet detyrohen të orientohen reciprokisht, duke formuar një shtresë elektronike. Në këtë rast, unazat e vendosura ngushtë kanë drejtime të ndryshme magnetike linjat ley, e cila shënohet ne ngjyra te ndryshme unaza që përfaqësojnë elektronet.

Eksperimenti i modelit tregon se modeli më i qëndrueshëm nga të gjitha modelet e mundshme me unazë është modeli me 8 unaza. Gjeometrikisht, modeli është formuar në atë mënyrë sikur atomi në formën e një sfere të ndahet në 8 pjesë (tre herë duke u ndarë në gjysmë) dhe në secilën pjesë të vendoset një unazë-elektron. Në modelet me anë të unazës, përdoren unaza me dy ngjyra: e kuqe dhe blu, të cilat pasqyrojnë vlerat pozitive dhe negative të rrotullimit të elektronit.

"Modeli i anës së valës" (Fig. 10) është i ngjashëm me atë të "anës së unazës" me ndryshimin se çdo elektron i një atomi përfaqësohet nga një unazë "valore" që përmban një numër të plotë valësh (siç sugjerohet nga L. de Broglie).

Ndërveprimi i elektroneve të shtresës elektronike në këtë model të atomit tregohet nga koincidenca e pikave të kontaktit të unazave "valë" blu dhe të kuqe me nyjet e valëve në këmbë.

Modelet atomike kanë të drejtën e ekzistencës dhe kufijtë e zbatimit të tyre. Çdo model i atomit është një përafrim që reflektohet në një formë të thjeshtuar një pjesë të caktuar njohuri për atomin. Por asnjë nga modelet nuk pasqyron plotësisht vetitë e atomit ose të grimcave përbërëse të tij.

Shumë modele sot janë vetëm me interes historik. Kur ndërtonin modele të objekteve të mikrobotës, shkencëtarët u mbështetën në atë që mund të vëzhgohej drejtpërdrejt. Kështu u shfaqën modelet e Perrin dhe Rutherford (analogji me strukturën e sistemit diellor), Nagaoki (një lloj planeti Saturn), Thomson ("puding me rrush të thatë"). Disa ide u hodhën poshtë (modeli dinamik i Lenardit), të tjera u rishikuan pas një kohe, por në një nivel të ri teorik më të lartë: modelet Perrin dhe Kelvin u zhvilluan në modelet e Rutherford dhe Thomson. Kuptimi i strukturës së atomit po përmirësohet vazhdimisht. Koha do të tregojë se sa i saktë është modeli modern - "mekanik kuantik". Prandaj në krye të spirales vizatohet një pikëpyetje që simbolizon rrugën e dijes (Fig. 7).