Ideja se atomet janë grimcat më të vogla të materies së pari lindi gjatë Greqia e lashte. Megjithatë, vetëm në fundi i XVIII shekulli, falë punës së shkencëtarëve të tillë si A. Lavoisier, M. V. Lomonosov dhe disa të tjerë, u vërtetua se atomet ekzistojnë vërtet. Megjithatë, në ato ditë, askush nuk pyeste se cila ishte struktura e tyre e brendshme. Shkencëtarët ende i konsideronin atomet si "tulla" të pandashme që përbëjnë të gjithë materien.
Përpjekjet për të shpjeguar strukturën e atomit
Kush e propozoi modelin bërthamor para së gjithash shkencëtarët? Përpjekja e parë për të krijuar një model të këtyre grimcave i përkiste J. Thomson. Megjithatë, nuk mund të quhet e suksesshme në kuptimin e plotë të fjalës. Në fund të fundit, Thomson besonte se atomi është një sistem sferik dhe elektrikisht neutral. Shkencëtari supozoi se ngarkesë pozitive shpërndahet në mënyrë të barabartë mbi vëllimin e këtij topi, dhe brenda tij është një bërthamë e ngarkuar negativisht. Të gjitha përpjekjet e shkencëtarit për të shpjeguar strukturën e brendshme të atomit ishin të pasuksesshme. Ernest Rutherford është ai që propozoi modelin bërthamor të strukturës së atomit disa vite pasi Thomson parashtroi teorinë e tij.
Historia e kërkimit
Me ndihmën e studimit të elektrolizës në 1833, Faraday ishte në gjendje të vërtetonte se rryma në tretësirën e elektrolitit është një rrymë grimcash ose jonesh të ngarkuara. Bazuar në këto studime, ai ishte në gjendje të përcaktonte ngarkesën minimale të një joni. Një rol të rëndësishëm në zhvillimin e këtij drejtimi në fizikë luajti edhe kimisti vendas D. I. Mendeleev. Ishte ai që ngriti i pari në qarqet shkencore pyetjen se të gjithë atomet mund të kenë të njëjtën natyrë. Ne shohim se përpara se të propozohej për herë të parë modeli bërthamor i strukturës së atomit të Radhërfordit, një numër i madh eksperimentesh po aq të rëndësishme u kryen nga një sërë shkencëtarësh. Ata avancuan përpara teorinë atomiste të strukturës së materies.
Përvojat e para
Rutherford është një shkencëtar vërtet i shkëlqyer, sepse zbulimet e tij e kthyen idenë e strukturës së materies përmbys. Në vitin 1911, ai ishte në gjendje të krijonte një eksperiment me të cilin studiuesit ishin në gjendje të shikonin në thellësitë misterioze të atomit, për të marrë një ide se cila është struktura e tij e brendshme. Eksperimentet e para u kryen nga shkencëtari me mbështetjen e studiuesve të tjerë, por roli kryesor në zbulim i përkiste ende Rutherford.
Eksperimentoni
Duke përdorur burimet natyrore rrezatimi radioaktiv Rutherford ishte në gjendje të ndërtonte një top që lëshonte një rrymë grimcash alfa. Ishte një kuti prej plumbi, brenda së cilës kishte një lëndë radioaktive. Topi kishte një të çarë përmes së cilës të gjitha grimcat alfa goditën ekranin e plumbit. Ata mund të fluturonin jashtë vetëm përmes slotit. Disa ekrane të tjera qëndruan në rrugën e kësaj rreze grimcash radioaktive.
Ata ndanë grimcat që devijonin nga drejtimi i vendosur më parë. Një objektiv rreptësisht i përqendruar goditi objektivin.Radhërford përdori një fletë të hollë fletë ari si objektiv. Pasi grimcat goditën këtë fletë, ato vazhduan lëvizjen e tyre dhe përfundimisht goditën ekranin fluoreshent, i cili ishte instaluar pas këtij objektivi. Kur grimcat alfa godasin këtë ekran, u regjistruan ndezje, me anë të të cilave shkencëtari mund të gjykonte se sa grimca devijojnë nga drejtimi origjinal kur përplasen me fletë metalike dhe sa është madhësia e këtij devijimi.
Ndryshimet nga përvojat e mëparshme
Nxënësit dhe studentët që janë të interesuar për ata që propozuan modelin bërthamor të strukturës së atomit duhet të dinë se eksperimente të ngjashme janë kryer në fizikë para Rutherford. e tyre ideja kryesore ishte mbledhja e sa më shumë informacioneve për strukturën e atomit nga devijimet e grimcave nga trajektorja fillestare. Të gjitha këto studime çuan në akumulimin e një sasie të caktuar informacioni në shkencë, të cilat provokuan të menduarit strukturën e brendshme grimcat më të vogla.
Tashmë në fillim të shekullit të 20-të, shkencëtarët e dinin se atomi përmban elektrone që kanë një ngarkesë negative. Por në mesin e shumicës së studiuesve, mbizotëronte mendimi se atomi nga brenda është më shumë si një rrjet i mbushur me grimca të ngarkuara negativisht. Eksperimente të tilla bënë të mundur marrjen e shumë informacioneve - për shembull, përcaktimin e dimensioneve gjeometrike të atomeve.
supozim gjenial
Rutherford vuri re se asnjë nga paraardhësit e tij nuk ishte përpjekur ndonjëherë të përcaktonte nëse grimcat alfa mund të devijojnë në kënde shumë të mëdha nga trajektorja e tyre. Modeli i vjetër, i quajtur ndonjëherë "puding me rrush të thatë" midis shkencëtarëve (sepse sipas këtij modeli, elektronet në atom shpërndahen si rrushi i thatë në puding), thjesht nuk lejonte ekzistencën e përbërësve të dendur strukturorë brenda atomit. Asnjë nga shkencëtarët nuk u shqetësua të merrte në konsideratë këtë opsion. Studiuesi i kërkoi studentit të tij të ripajiste instalimin në atë mënyrë që të regjistroheshin edhe devijime të mëdha të grimcave nga trajektorja - vetëm për të përjashtuar një mundësi të tillë. Imagjinoni habinë e shkencëtarit dhe studentit të tij kur doli se disa grimca fluturojnë larg në një kënd prej 180 o.
Çfarë ka brenda një atomi?
Mësuam se kush propozoi modelin bërthamor të strukturës së atomit dhe cila ishte përvoja e këtij shkencëtari. Në atë kohë, eksperimenti i Rutherford ishte një zbulim i vërtetë. Ai u detyrua të arrinte në përfundimin se brenda atomit, pjesa më e madhe e masës është e mbyllur në një substancë shumë të dendur. Skema e modelit bërthamor të strukturës së atomit është jashtëzakonisht e thjeshtë: brenda është një bërthamë e ngarkuar pozitivisht.
Grimca të tjera, të quajtura elektrone, rrotullohen rreth kësaj bërthame. Pjesa tjetër është disa renditje të madhësisë më pak të dendura. Rregullimi i elektroneve brenda një atomi nuk është kaotik - grimcat janë të renditura në mënyrë të rritjes së energjisë. Studiuesi i quajti pjesët e brendshme të atomeve bërthama. Emrat që prezantoi shkencëtari përdoren ende në shkencë.
Si të përgatitemi për mësimin?
Ata nxënës të shkollës që janë të interesuar për ata që sugjeruan modelin bërthamor të strukturës së atomit, mund të tregojnë njohuri shtesë në mësim. Për shembull, ju mund të tregoni se si Rutherford, shumë kohë pas eksperimenteve të tij, i pëlqente të jepte një analogji për zbulimin e tij. Vendi i Afrikës së Jugut është kontrabanduar me armë për rebelët, të cilat janë të mbyllura në tufa pambuku. Si mund të përcaktojnë doganierët saktësisht se ku janë furnizimet e rrezikshme nëse i gjithë treni është plot me këto balona? Doganieri mund të fillojë të gjuajë në balet, dhe ku plumbat do të rikoset, dhe aty është një armë. Rutherford theksoi se kështu u bë zbulimi i tij.
Nxënësit që përgatiten të përgjigjen për këtë temë në mësim, këshillohet që të përgatisin përgjigje për pyetjet e mëposhtme:
1. Kush propozoi modelin bërthamor të strukturës së atomit?
2. Cili ishte kuptimi i eksperimentit?
3. Dallimi i modelit bërthamor nga modelet e tjera.
Rëndësia e teorisë së Radhërfordit
Përfundimet radikale që nxori Rutherford nga eksperimentet e tij, bënë që shumë nga bashkëkohësit e tij të dyshonin në vlefshmërinë e këtij modeli. Edhe vetë Rutherford nuk ishte përjashtim - ai publikoi rezultatet e kërkimit të tij vetëm dy vjet pas zbulimit. Duke marrë si bazë idetë klasike se si lëvizin mikrogrimcat, ai propozoi një model planetar bërthamor të strukturës së atomit. Në përgjithësi, atomi ka një ngarkesë neutrale. Elektronet lëvizin rreth bërthamës, ashtu si planetët rrotullohen rreth diellit. Kjo lëvizje ndodh për shkak të forcave të Kulombit. Për momentin, modeli i Rutherford ka pësuar përmirësime të konsiderueshme, por zbulimi i shkencëtarit nuk e humbet rëndësinë e tij sot.
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 tij.
Duke shpjeguar fenomenet e mikrokozmosit, shkencëtarët kërkuan analogji në makrokozmos, duke u mbështetur në ligjet e mekanikës klasike.
J. Dalton, krijuesi i atomizmit kimik (1803), supozoi se atomet e të njëjtit element kimik janë të njëjtat grimca sferike 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 Perrin nuk tërhoqi vëmendjen e shkencëtarëve, pasi ai dha vetëm një karakteristikë cilësore, por jo sasiore të atomit (në Fig. 7 kjo tregohet nga mospërputhja midis ngarkesës së bërthamës atomike dhe numrit të elektroneve ).
Në vitin 1902, fizikani anglez William Thomson (Kelvin) zhvilloi idenë e një atomi si një grimcë sferike e ngarkuar pozitivisht, brenda së cilës elektronet e ngarkuara negativisht luhaten (rrezatojnë dhe thithin energji). Kelvin tërhoqi vëmendjen për faktin se numri i elektroneve është i barabartë me ngarkesën pozitive të sferës, prandaj, në përgjithësi, atomi nuk ka ngarkesë elektrike (Fig. 7).
Një vit më vonë, fizikani gjerman Philipp Lenard propozoi një model sipas të cilit atomi është një sferë e zbrazët, brenda së cilës ka dipole elektrike (dinamide). Vëllimi i zënë nga këto dipole është shumë më i vogël se vëllimi i sferës, dhe pjesa kryesore e atomit është bosh.
Sipas ideve të fizikanit japonez Gontaro (Hantaro) Nagaoka (1904), një bërthamë e ngarkuar pozitivisht ndodhet në qendër të atomit, dhe elektronet lëvizin në hapësirë rreth bërthamës në unaza të sheshta që ngjajnë me unazat e planetit Saturn (kjo modeli u quajt atomi "Saturnian"). Shumica e shkencëtarëve nuk i kanë kushtuar vëmendje ideve të Nagaoka, megjithëse ato në një farë mase kanë diçka të përbashkët me idenë moderne të orbitales atomike.
Asnjë nga modelet e shqyrtuara (Fig. 7) nuk shpjegoi se si vetitë e elementeve kimike janë të lidhura me strukturën e atomeve të tyre.
Oriz. 7. Disa modele historike të atomit
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 tiparet e strukturës elektronike të atomeve të tyre. Falë kësaj, modeli i atomit i Tomsonit u vlerësua shumë nga bashkëkohësit e tij. Megjithatë, ai nuk shpjegonte disa fenomene, për shembull, shpërndarjen e grimcave α kur 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 bien në fletë ari devijohen përmes një këndi më të madh 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 atomit dhe ngarkesa e tij pozitive janë të përqendruara në një bërthamë shumë të vogël. dhe elektronet e ngarkuara negativisht, 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 hetimin e strukturës së atomit (Fig. 8). Një rrjedhë grimcash të ngarkuara pozitivisht (grimca α) u drejtua në sipërfaqen e një fletë metalike të hollë (ari) 2 nga një burim i rrezatimit radioaktiv 1. Në rrugën e tyre, u instalua një ekran fluoreshent 3, i cili bëri 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 së atomit është e përqendruar në bërthamën e ngarkuar pozitivisht, kjo është arsyeja pse grimcat α janë kaq fort të devijuara (Fig. 9).
Oriz. 9. Shpërndarja e grimcave α nga një bërthamë atomike
Elektronet që lëvizin në një atom, në përputhje me ligjet e elektromagnetizmit, duhet të rrezatojnë energji dhe, duke e humbur atë, të tërhiqen nga bërthama me ngarkesë 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, si drita, emetohet dhe absorbohet jo vazhdimisht, por në pjesë të veçanta (kuanta). Për më tepër, vlera e kuantit të energjisë nuk është e njëjtë për rrezatime të ndryshme dhe është proporcionale me frekuencën e lëkundjeve të valës elektromagnetike: E = 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.
Në një përpjekje për të kombinuar artificialisht ligjet e mekanikës klasike dhe teorisë kuantike, fizikani danez Niels Bohr në 1913 plotësoi modelin e atomit të Radhërfordit me dy postulate rreth një ndryshimi hap pas hapi (diskret) në energjinë e elektroneve në një atom. Bohr besonte se një elektron në një atom hidrogjeni mund të vendoset vetëm në mënyrë të përcaktuar mirë orbitat e palëvizshme, rrezet e të cilave lidhen me njëra-tjetrën si katrorë numrat natyrorë (1 2: 2 2: 3 2: ... :f 2). Elektronet lëvizin përreth bërthama atomike në orbita të palëvizshme. Atomi është në një gjendje të qëndrueshme, pa thithur apo lëshuar energji - ky është postulati i parë i Bohr-it. Sipas postulatit të dytë, emetimi i energjisë ndodh vetëm kur një elektron lëviz 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 vuri në dukje lëvizjen e elektroneve përgjatë orbitat eliptike.
Modeli planetar, për shkak të dukshmërisë së tij dhe postulateve të Bohr-it, për një kohë të gjatë përdoret për të shpjeguar dukuritë atomike dhe 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 valore korpuskulare 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 e të tjerë.
Në vitin 1924, Louis de Broglie parashtroi hipotezën se elektroni ka veti valore (parimi i parë i mekanikës kuantike) dhe propozoi një formulë për llogaritjen e gjatësisë së valës së tij. 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. Elektroni zë pothuajse të gjithë vëllimin e atomit 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 rreth vetive valore të një elektroni, 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 shpërndarja e njohurive për makrokozmosin tek objektet e mikrokozmosit është e paligjshme. Në 1927, Heisenberg vërtetoi se është e pamundur të përcaktohet pozicioni i saktë në hapësirë i një elektroni me një shpejtësi të caktuar, prandaj, idetë për lëvizjen e një elektroni në një atom janë të një natyre probabiliste (parimi i dytë i mekanikës kuantike).
Modeli mekanik kuantik i atomit (1926) përshkruan gjendjen e atomit përmes funksioneve matematikore dhe nuk ka një shprehje gjeometrike (Fig. 10). Një model i tillë nuk merr parasysh natyrën dinamike të strukturës së atomit dhe çështjen e madhësisë së një elektroni 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 si unaza 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. Skema 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 e orbitaleve 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 sistem 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 me fytyrë unaze" të predhave elektronike të një atomi (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 ka një moment magnetik). Magnetët e unazave tërhiqen nga njëri-tjetri dhe formojnë forma simetrike nga unazat - ringhedra. Prania e dy poleve në magnet imponon një kufizim në opsionet e mundshme montimet e unazave. Modelet e predhave elektronike të qëndrueshme janë figurat më simetrike të unazave, të përbëra duke marrë parasysh praninë e vetive të 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 me fytyrë unaze të një çifti elektronik, ose 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, unazat-elektronet detyrohen të orientohen reciprokisht, duke formuar një shtresë elektronike. Në këtë rast, unazat e vendosura ngushtë kanë drejtime të ndryshme magnetike linjat e forcës, e cila shënohet ngjyra të ndryshme unaza që përfaqësojnë elektronet.
Eksperimenti i modelit tregon se më i qëndrueshëm nga të gjitha modelet e mundshme me fytyrë unaze është modeli i 8 unazave. Gjeometrikisht, modeli është formuar në atë mënyrë sikur një atom në formën e një sfere të ndahet në 8 pjesë (i ndarë tre herë në gjysmë) dhe të vendoset një unazë-elektron në secilën pjesë. Në modelet me fytyrë unazore përdoren unaza me dy ngjyra: e kuqe dhe blu, të cilat pasqyrojnë vlerën pozitive dhe negative të spinit të elektronit.
"Modeli me fytyrë valore" (Fig. 10) është i ngjashëm me atë "me fytyrë unaze", me ndryshimin se çdo elektron i një atomi përfaqësohet nga një unazë "valore", e cila përmban një numër të plotë valësh (si propozuar 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 e atomit kanë të drejtën e ekzistencës dhe kufijtë e zbatimit. Çdo model i një atomi është një përafrim që reflektohet në një formë të thjeshtuar pjesë e 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 (një analogji me strukturën e sistemit diellor), Nagaoka (një lloj planeti Saturn), Thomson ("puding me rrush të thatë"). Disa ide u hodhën poshtë (modeli dinamik i Lenardit), të tjera u rishikuan pas ca kohësh, por në një nivel të ri, më të lartë teorik: modelet Perrin dhe Kelvin u zhvilluan në modelet Rutherford dhe Thomson. Idetë për strukturën e atomit po përmirësohen vazhdimisht. Sa i saktë është modeli modern - "kuanto-mekanik" - koha do ta tregojë. Prandaj në krye të spirales vizatohet një pikëpyetje, që simbolizon rrugën e dijes (Fig. 7).
Modeli planetar i atomit
Modeli planetar i një atomi: bërthama (e kuqe) dhe elektronet (jeshile)
Modeli planetar i atomit, ose Modeli i Rutherford, - modeli 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, atomi 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 ide moderne për strukturën e atomit, duke marrë parasysh faktin se lëvizja e elektroneve është e natyrës kuantike dhe nuk përshkruhet nga ligjet e mekanikës klasike. Historikisht, modeli planetar i Rutherford-it pasoi "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 për strukturën e atomit në 1911 si përfundim nga një eksperiment mbi shpërndarjen e grimcave alfa në fletë ari, të kryer nën udhëheqjen e tij. Gjatë kësaj shpërndarjeje, 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 përmban një të rëndësishme ngarkesë elektrike. Llogaritjet e Rutherford-it treguan se një qendër shpërndarjeje, e ngarkuar pozitivisht ose negativisht, duhet të jetë të paktën 3000 herë. madhësi më të vogël një atom, i cili në atë kohë njihej tashmë dhe vlerësohej të ishte 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, duhet të kanë pasur ngarkesë të kundërt me elektronet. Rutherford nuk e lidhi sasinë 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, ato duhet të rrezatojnë valët elektromagnetike, humbasin energjinë dhe bien në thelb. Hapi tjetër në zhvillimin e modelit planetar ishte modeli Bohr, duke postuar ligje të tjera, të ndryshme nga klasike, të lëvizjes së elektroneve. Plotësisht kontradiktat e elektrodinamikës ishin në gjendje të zgjidhnin mekanikën kuantike.
Fondacioni Wikimedia. 2010 .
- Planetari Eise Eisingi
- fantazi planetare
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. modele planétaire de l'atome, m … Fizikos terminų žodynas
Modeli Bohr i atomit- Modeli Bohr i një atomi të ngjashëm me hidrogjenin (ngarkesa e bërthamës Z), 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 modelèle, italisht modello, nga latinishtja modulus masë, masë, mostër, normë), 1) mostër që shërben si standard (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 Field Marshall fashist gjerman (1944). Në ushtri që nga viti 1909, mori pjesë në Luftën e Parë Botërore të vitit 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 bërthamë (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 korrespondues i huaj i Akademisë së Shkencave Ruse (1922) dhe anëtar nderi i Akademisë së BRSS i Shkencave (1925). Lindur në Zelandën e Re, pasi u diplomua në ... ... fjalor enciklopedik
Άτομο
korpuskulë- Atomi i heliumit Atomi (një 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
korpuskulat- Atomi i heliumit Atomi (një 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…
Modeli planetar i atomit
Modeli planetar i një atomi: bërthama (e kuqe) dhe elektronet (jeshile)
Modeli planetar i atomit, ose Modeli i Rutherford, - modeli 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, atomi 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 pasoi "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 për strukturën e atomit në 1911 si përfundim nga një eksperiment mbi shpërndarjen e grimcave alfa në fletë ari, të kryer nën udhëheqjen e tij. Gjatë kësaj shpërndarjeje, 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 në atë kohë dihej tashmë dhe vlerësohej të ishte rreth 10 -10 m. Meqenëse elektronet njiheshin tashmë në se koha, masa dhe ngarkesa e tyre janë përcaktuar, atëherë qendra e shpërndarjes, e cila më vonë u quajt bërthama, duhet të ketë pasur ngarkesë të kundërt me elektronet. Rutherford nuk e lidhi sasinë 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 një planet rreth Diellit, atëherë lëvizja e tyre përshpejtohet, dhe, për rrjedhojë, sipas ligjeve të elektrodinamikës klasike, ata duhet të rrezatojnë valë elektromagnetike, të humbasin energjinë dhe të bien në bërthamë. Hapi tjetër në zhvillimin e modelit planetar ishte modeli Bohr, duke postuar ligje të tjera, të ndryshme nga klasike, të lëvizjes së elektroneve. Plotësisht kontradiktat e elektrodinamikës ishin në gjendje të zgjidhnin mekanikën kuantike.
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. modele planétaire de l'atome, m … Fizikos terminų žodynas
Modeli Bohr i një atomi të ngjashëm me hidrogjenin (ngarkesa bërthamore Z), ku një elektron i ngarkuar negativisht është i mbyllur në një guaskë 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 standard (standarde) për riprodhim serik ose masiv (M. e një makine, M. e rrobave etj. . ), si dhe llojin, markën e çdo ... ...
I Model (Model) Walter (24 janar 1891, Gentin, Prusia Lindore, 21 Prill 1945, afër Duisburgut), Gjeneral Field Marshall nazist gjerman (1944). Në ushtri që nga viti 1909, mori pjesë në Luftën e Parë Botërore të vitit 1914 18. Nga nëntori 1940 ai komandoi tankun e 3-të ... ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike
STRUKTURA E ATOMIT- (shih) është ndërtuar nga grimcat 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 bërthamë (shih), falë të cilave ... ... Enciklopedia e Madhe Politeknike
Ky term ka kuptime të tjera, shih Atom (kuptimet). 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 korrespondues i huaj i Akademisë së Shkencave Ruse (1922) dhe anëtar nderi i Akademisë së BRSS i Shkencave (1925). Lindur në Zelandën e Re, pasi u diplomua në ... ... fjalor enciklopedik
Atomi i heliumit Një atom (një 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
Atomi i heliumit Një atom (një 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…
Modeli i parë i strukturës së atomit u propozua nga J. Thomson në vitin 1904, sipas të cilit atomi është një sferë e ngarkuar pozitivisht me elektrone të ngulitura në të. Pavarësisht papërsosmërisë së tij, modeli Thomson bëri të mundur shpjegimin e fenomeneve të emetimit, thithjes dhe shpërndarjes së dritës nga atomet, si dhe përcaktimin e numrit të elektroneve në atomet e elementeve të dritës.
Oriz. 1. Atomi, sipas modelit Tomson. Elektronet mbahen brenda një sfere të ngarkuar pozitivisht nga forcat elastike. Ato prej tyre që janë në sipërfaqe mund të "trokasin" lehtësisht, duke lënë një atom të jonizuar.
2.2 Modeli Rutherford
Modeli i Tomsonit u hodh poshtë nga E. Rutherford (1911), i cili vërtetoi se ngarkesa pozitive dhe pothuajse e gjithë masa e një atomi janë të përqendruara në një pjesë të vogël të vëllimit të tij - bërthama rreth së cilës lëvizin elektronet (Fig. 2).
Oriz. 2. Ky model i strukturës së atomit njihet si planetar, sepse elektronet rrotullohen rreth bërthamës si planetët e sistemit diellor.
Sipas ligjeve të elektrodinamikës klasike, lëvizja e një elektroni në një rreth rreth bërthamës do të jetë e qëndrueshme nëse forca tërheqëse e Kulombit është e barabartë me forcën centrifugale. Sidoqoftë, sipas teorisë së fushës elektromagnetike, elektronet në këtë rast duhet të lëvizin në një spirale, duke rrezatuar vazhdimisht energji dhe të bien në bërthamë. Megjithatë, atomi është i qëndrueshëm.
Përveç kësaj, me rrezatim të vazhdueshëm të energjisë, një atom duhet të ketë një spektër të vazhdueshëm, të vazhdueshëm. Në fakt, spektri i një atomi përbëhet nga linja dhe seri individuale.
Kështu, ky model bie ndesh me ligjet e elektrodinamikës dhe nuk shpjegon natyrën e linjës së spektrit atomik.
2.3. Modeli Bohr
Në vitin 1913, N. Bohr propozoi teorinë e tij të strukturës së atomit, pa i mohuar plotësisht idetë e mëparshme. Bohr e bazoi teorinë e tij në dy postulate.
Postulati i parë thotë se elektroni mund të rrotullohet rreth bërthamës vetëm në orbita të caktuara të palëvizshme. Duke qenë mbi to, ai nuk rrezaton ose thith energji (Fig. 3).
Oriz. 3. Modeli i strukturës së atomit të Bohr-it. Ndryshimi në gjendjen e një atomi kur një elektron lëviz nga një orbitë në tjetrën.
Kur lëvizni përgjatë çdo orbite të palëvizshme, furnizimi me energji i një elektroni (E 1, E 2 ...) mbetet konstant. Sa më afër të jetë orbita me bërthamën, aq më e ulët është rezerva e energjisë së elektroneve Е 1 ˂ Е 2 …˂ Е n . Energjia e një elektroni në orbita përcaktohet nga ekuacioni:
ku m është masa e elektroneve, h është konstanta e Plankut, n është 1, 2, 3… (n=1 për orbitën e parë, n=2 për orbitën e dytë, etj.).
Postulati i dytë thotë se kur lëviz nga një orbitë në tjetrën, një elektron thith ose lëshon një sasi (pjese) të energjisë.
Nëse atomet janë të ekspozuar ndaj ndikimit (ngrohje, rrezatim, etj.), atëherë një elektron mund të thithë një kuant energjetik dhe të lëvizë në një orbitë më të largët nga bërthama (Fig. 3). Në këtë rast, flitet për një gjendje të ngacmuar të atomit. Gjatë kalimit të kundërt të një elektroni (në një orbitë më afër bërthamës), energjia lëshohet në formën e një kuantike të energjisë rrezatuese - një foton. Në spektër, kjo fiksohet nga një linjë e caktuar. Në bazë të formulës
,
ku λ është gjatësia e valës, n = numrat kuantikë që karakterizojnë orbitat e afërta dhe të largëta, Bohr llogariti gjatësitë e valëve për të gjitha seritë në spektrin e atomit të hidrogjenit. Rezultatet e marra ishin në përputhje me të dhënat eksperimentale. Origjina e spektrave të linjës së ndërprerë u bë e qartë. Ato janë rezultat i emetimit të energjisë nga atomet gjatë kalimit të elektroneve nga një gjendje e ngacmuar në një gjendje të palëvizshme. Kalimet e elektroneve në orbitën e parë formojnë një grup frekuencash të serisë Lyman, në të dytën - serinë Balmer, në serinë e 3-të Paschen (Fig. 4, Tabela 1).
Oriz. 4. Korrespondenca ndërmjet tranzicioneve elektronike dhe vijave spektrale të atomit të hidrogjenit.
Tabela 1
Verifikimi i formulës Bohr për seritë e spektrit të hidrogjenit
Megjithatë, teoria e Bohr-it nuk arriti të shpjegojë ndarjen e linjave në spektrat e atomeve multielektronike. Bohr vazhdoi nga fakti se elektroni është një grimcë dhe përdori ligjet karakteristike të grimcave për të përshkruar elektronin. Në të njëjtën kohë, po grumbulloheshin fakte që tregonin se elektroni është gjithashtu i aftë të shfaqë veti valore. Mekanika klasike rezultoi se nuk ishte në gjendje të shpjegonte lëvizjen e mikro-objekteve, të cilat njëkohësisht kanë vetitë e grimcave materiale dhe vetitë e një valë. Ky problem u zgjidh nga mekanika kuantike - një teori fizike që studion modelet e përgjithshme të lëvizjes dhe ndërveprimin e mikrogrimcave me një masë shumë të vogël (Tabela 2).
tabela 2
Vetitë e grimcave elementare që formojnë një atom