Атомна модель характеристик Томсона, експерименти, постулати

The Атомна модель Томсона був визнаний у світі за надання першого світла на конфігурацію протонів і електронів всередині структури атома. Через цю пропозицію Томсон припустив, що атоми є однорідними і містять позитивний заряд однорідним способом, з випадковими вбудованими електронами всередині кожного атома.

Щоб описати це, Томсон порівняв свою модель з пудингом сливи. Це порівняння пізніше було використано в якості альтернативної назви моделі. Проте, через декілька невідповідностей (теоретичних та експериментальних) щодо розподілу електричних зарядів всередині атома, модель Томсона була відкинута в 1911 р..

Індекс

• 1 Походження
• 2 Характеристики
• 3 Експерименти з розробки моделі
  • 3.1 Катодні промені
  • 3.2 Еволюція в розслідуванні
  • 3.3 Повторення експерименту
• 4 Постулати
• 5 Суперечлива модель
• 6 Обмеження
  • 6.1 Дослідження Рутерфода
  • 6.2 Нова пропозиція
• 7 статей
• 8 Посилання

Витоки

Ця атомна модель була запропонована англійським вченим Джозефом Джоном "J.J." Thomson в 1904 році, з метою пояснення складу атомів, заснованих на уявленнях, які ми мали до цього часу знаннями..

Крім того, Томсон був відповідальним за відкриття електрона в кінці 19-го століття. Варто зазначити, що модель атома Томсона була запропонована незабаром після відкриття електрона, але перед тим, як дізнатися про існування атомного ядра.

Тому пропозиція полягала в дисперсної конфігурації всіх негативних зарядів всередині атомної структури, яка, у свою чергу, складалася з рівномірної маси позитивного заряду..

Особливості

- Атом має нейтральний заряд.

- Є джерело позитивного заряду, який нейтралізує негативний заряд електронів.

- Цей позитивний заряд рівномірно розподілений в атомі.

- За словами Томсона, "негативно електрифіковані корпускули", тобто електрони, містяться в єдиній масі позитивного заряду.

- Електрони можуть вільно виходити всередині атома.

- Електрони мали стабільні орбіти, аргумент на основі закону Гаусса. Якщо електрони рухалися через позитивну "масу", внутрішні сили в межах електронів врівноважувалися позитивним зарядом, який автоматично генерувався навколо орбіти.

- Модель Томсона була широко відома в Англії як модель пудингу чорносливу, оскільки розподіл електронів, запропонований Томсоном, був подібний до розташування слив у зазначеному десерті..

Експерименти з розробки моделі

Thomson провів кілька тестів з електронно-променевими трубками для перевірки властивостей субатомних частинок і заклав основи своєї моделі. Катодно-променеві трубки - це скляні труби, вміст повітря яких повністю спорожнена.

Ці трубки електрифіковані батареєю, що поляризує трубку, щоб мати кінець негативного заряду (катод) і позитивно заряджений кінець (анод).

Вони також герметизуються з обох сторін і піддаються високим рівням напруги шляхом електрифікації двох електродів, розміщених на катоді пристрою. Ця конфігурація індукує циркуляцію пучка частинок від катода до анода трубки.

Катодні промені

Існує походження назви цього типу інструментів, оскільки вони називаються катодними променями через точку виходу частинок всередині трубки. При фарбуванні анода трубки матеріалом, таким як фосфор або свинець, реакція генерується на позитивному кінці саме тоді, коли пучок частинок стикається з ним.

У своїх експериментах Томсон визначав відхилення променя на шляху від катода до анода. Пізніше Томсон спробував підтвердити властивості цих частинок: в основному електричний заряд і реакцію між ними.

Англійський фізик розмістив дві електричні пластини з протилежним зарядом на верхньому і нижньому кінцях трубки. Внаслідок такої поляризації пучок відхилявся у бік позитивно зарядженої пластини, розміщеної на верхній упорі.

Таким чином, Томсон показав, що катодний промінь складається з негативно заряджених частинок, які через їхній протилежний заряд були притягнуті до позитивно зарядженої пластини..

Еволюція в дослідженні

Томсон розвивав свої припущення і після цього знайшов два магніти з обох сторін трубки. Це включення також вплинуло на деякі відхилення катодного променя.

Аналізуючи пов'язане магнітне поле, Томсон зміг визначити співвідношення мас-заряд субатомних частинок і виявив, що маса кожної субатомної частки була незначною порівняно з атомною масою..

J.J. Thomson створив пристрій, який передував винаходу і вдосконалення того, що зараз відомо як мас-спектрометр.

Цей пристрій виконує досить точне вимірювання співвідношення між масою і зарядом іонів, що дає надзвичайно корисну інформацію для визначення складу елементів, присутніх в природі..

Повторення експерименту

Томсон проводив один і той же експеримент кілька разів, модифікуючи метали, які він використовував для розміщення електродів в електронно-променевій трубці.

Нарешті, він визначив, що властивості пучка залишаються постійними, незалежно від матеріалу, що використовується для електродів. Тобто цей фактор не був визначальним у виконанні експерименту.

Дослідження Томсона були дуже корисні для пояснення молекулярної структури деяких речовин, а також для формування атомних зв'язків.

Постулати

Модель Томсона об'єднала в єдиному викладі сприятливі висновки британського вченого Джона Далтона про атомну структуру і натякнула на присутність електронів у кожному атомі..

Крім того, Томсон також провів декілька досліджень з протонів в неоновому газі і таким чином продемонстрував електричну нейтральність атомів. Однак позитивний заряд на атомі був запропонований як однорідна маса, а не як частинки.

Експеримент Томсона з катодними променями дозволив пояснити наступні наукові постулати:

- Катодний промінь складається з субатомних частинок негативного заряду. Томсон спочатку визначив ці частинки як "корпускули".

- Маса кожної субатомної частки становить всього 0,0005 разів більше маси атома водню.

- Ці субатомні частинки зустрічаються у всіх атомах всіх елементів Землі.

- Атоми є електрично нейтральними; тобто негативний заряд "корпускул" прирівнюється до позитивного заряду протонів.

Суперечлива модель

Атомна модель Томсона виявилася дуже суперечливою в науковій спільноті, оскільки вона суперечила атомній моделі Дальтона.

Останній постулював, що атоми є неподільними одиницями, незважаючи на комбінації, які можуть генеруватися під час хімічних реакцій.

Таким чином, Дальтон не передбачав існування в атомах субатомних частинок, таких як електрони.

Навпаки, Томсон знайшов нову модель, яка надала альтернативне пояснення атомарного і субатомного складу після відкриття електрона.

Атомна модель Томсона була швидко виявлена ​​порівнянням з популярним англійським десертним "пудом сливи". Маса пудингу символізує інтегральний вигляд атома, а сливи - кожен з електронів, що складають атом..

Обмеження

Модель, запропонована компанією Thomson, користувалася великою популярністю і прийнятністю в той час, і служила відправною точкою для дослідження атомної структури та точного налаштування відповідних деталей.

Основною причиною прийняття моделі було те, наскільки добре вона пристосована до спостережень катом-променевих експериментів Томсона.

Однак модель мала вагомі можливості для поліпшення, щоб пояснити розподіл електричних зарядів всередині атома, як позитивні, так і негативні заряди.

Дослідження Рутерфода

Пізніше, у десятиліття 1910 року, наукова школа під керівництвом Томсона продовжила дослідження моделей атомної структури..

Так Ернест Резерфорд, колишній студент Томсона, визначив обмеженість атомарної моделі Томсона в компанії британського фізика Ернеста Марсдена і німецького фізика Ганса Гейгера..

Трійка вчених провела кілька експериментів з альфа (α) частинками, тобто іонізованими ядрами молекул 4He, без електронної оболонки навколо них.

Цей тип частинок складається з двох протонів і двох нейтронів, тому переважає позитивний заряд. Альфа-частинки утворюються в ядерних реакціях або експериментами з радіоактивним розпадом.

Резерфорд сконструював композицію, яка дозволила оцінити поведінку альфа-частинок при перетині твердих речовин, таких як, наприклад, золоті листи..

В аналізі шляху було виявлено, що деякі частинки при проходженні золотих листів мають кут відхилення. В інших випадках на ударному елементі також сприймався невеликий відскік.

Після досліджень з альфа-частинками, Рутерфод, Марсден і Гайгер суперечили атомній моделі Томсона і запропонували замість неї нову атомну структуру.

Нова пропозиція

Пропозиція Резерфорда і його колег полягала в тому, що атом складався з маленького ядра високої щільності, в якому навколо нього зосереджені позитивні заряди і кільце електронів..

Відкриття Резерфордом атомного ядра принесло йому нове повітря для наукової спільноти. Проте через кілька років цю модель також скасували і замінили атомною моделлю Бора.

Статті, що представляють інтерес

Атомна модель Шредінгера.

Атомна модель Бройля.

Атомна модель Чадвіка.

Атомна модель Гейзенберга.

Атомна модель Перріна.

Атомна модель Дальтона.

Атомна модель Дірака Йорданія.

Атомна модель Демокріта.

Атомна модель Бора.

Список літератури

1. Відкриття електрона і ядра (с.ф.). Отримано з: khanacademy.org
2. J.J. Атомна теорія Томсона та біографія (с.ф.). Отримано з: thoughtco.com
3. Сучасна атомна теорія: моделі (2007). Отримано з: abcte.org
4. Атомна модель Томсона (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Отримано з: britannica.com
5. Вікіпедія, Вільна енциклопедія (2018). Атомна модель Томсона. Отримано з: en.wikipedia.org
6. Вікіпедія, вільна енциклопедія (2018). Модель сливового пудингу. Отримано з: en.wikipedia.org