Τα ατομικά μοντέλα προέκυψαν από την ανάγκη εξήγησης της δομής των ατόμων. Όταν παρουσιάστηκαν νέα στοιχεία σχετικά με τη σύσταση των ατόμων, ένα νέο ατομικό μοντέλο προσπάθησε να διευκρινίσει τα ευρήματα.
Οι Έλληνες φιλόσοφοι Δημόκριτος και Λευκίπο τον V αιώνα. ΝΤΟ. ονομάζεται άτομο, από τα Ελληνικά ατoμoν, το αδιαίρετο σωματίδιο και το μικρότερο μέρος της ύλης.
Αν και η έννοια του ατόμου είναι παλιά, η ανάπτυξη των ατομικών θεωριών χρονολογείται από τον 19ο και τον 20ο αιώνα. Επομένως, τα κύρια ατομικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν για να κατανοήσουν τη φύση της ύλης ήταν:
- Dalton's Atomic Model (1803) - "Μπιλιάρδο Ball Model"
- Thomson Atomic Model (1898) - "Μοντέλο πουτίγκα βροχής"
- Ατομικό μοντέλο του Rutherford (1911) - "Nuclear Model"
- Ατομικό μοντέλο Bohr (1913) - "Planetary Model"
- Quantum Atomic Model (1926) - "Electronic Cloud Model"
Το ατομικό μοντέλο του Dalton
Η πρώτη αναγνωρισμένη απόπειρα περιγραφής ατόμων προήλθε από τον Άγγλο επιστήμονα Τζον Ντάλτον (1766-1844) σε ένα μοντέλο που έγινε γνωστό ως «μπάλα μπιλιάρδου».
Dalton's Atom (1803): τεράστια, αδιαίρετη και άφθαρτη σφαίρα.
Σύμφωνα με τον Ντάλτον:
- Όλες οι ουσίες σχηματίζονται από άτομα.
- Τα άτομα ενός χημικού στοιχείου είναι πανομοιότυπα σε μέγεθος και χαρακτηριστικά, ενώ αυτά των διαφορετικών χημικών στοιχείων είναι διαφορετικά.
- Οι ουσίες είναι το αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης, η οποία συνίσταται στον ανασυνδυασμό ατόμων.
Αρνητικά σημεία: Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια δεν ήταν ακόμη γνωστά όταν ο Dalton διατύπωσε τη θεωρία του, αυτά τα σωματίδια, τα οποία τώρα γνωρίζουμε ότι είναι μέρος ατόμων, δεν ελήφθησαν υπόψη.
Μάθε περισσότερα για Το ατομικό μοντέλο του Dalton.
Ατομικό μοντέλο Thomson
Ο Joseph John Thomson (1856-1940) ήταν υπεύθυνος για την ανακάλυψη της ύπαρξης ηλεκτρονίων, σωματιδίων με αρνητικό φορτίο και που αποτελούν μέρος ατόμων. Αυτή η ανακάλυψη ανέτρεψε την ατομική θεωρία του Ντάλτον, ότι το άτομο είναι αδιαίρετο, αλλά σχηματίζεται από ακόμη μικρότερα σωματίδια και, ως εκ τούτου, έγινε γνωστό ως «πουτίγκα σταφίδας».
Thomson's Atom (1898): θετικά φορτισμένη σφαίρα με σταθερά ηλεκτρόνια.
Σύμφωνα με τον Thomson:
- Το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.
- Τα ηλεκτρόνια προσκολλούνται σε μια θετικά φορτισμένη επιφάνεια.
- Υπάρχει μια απώθηση μεταξύ των ηλεκτρονίων που κατανέμονται στα άτομα.
Αρνητικά σημεία: Αν και ο Thomson έλαβε υπόψη την ύπαρξη ηλεκτρονίων, το άτομο δεν είναι θετική σφαίρα, αλλά μάλλον προικισμένο με θετικά φορτισμένα σωματίδια, τα πρωτόνια, που ταυτοποιήθηκαν το 1886 από τον επιστήμονα Eugene Goldstein και αργότερα επιβεβαιώθηκαν από τον Ernest Ράδερφορντ.
Μάθε περισσότερα για Ατομικό μοντέλο Thomson.
Rutherford Atomic Μοντέλο
Μέσα από τα πειράματά του ο Ernest Rutherford (1871-1937) κατάφερε να αποδείξει ότι το άτομο δεν ήταν αδιαίρετο σωματίδιο όπως πιστεύεται, αλλά ότι σχηματίστηκε από μικρότερα σωματίδια.
Rutherford's Atom (1911): θετικά φορτισμένος πυρήνας και ηλεκτρόνια βρίσκονται γύρω από αυτό στην ηλεκτροσφαίρα.
Σύμφωνα με τον Rutherford:
- Το άτομο έχει μια κεντρική περιοχή με υψηλή συγκέντρωση θετικού φορτίου.
- Η μάζα ενός ατόμου συγκεντρώνεται στην κεντρική του περιοχή.
- Τα ηλεκτρόνια είναι ελαφρύτερα και βρίσκονται γύρω από τον πυρήνα, μια περιοχή που περιέχει πολλούς κενούς χώρους.
Αρνητικά σημεία: Ο ατομικός πυρήνας δεν έχει μόνο θετικά φορτισμένα σωματίδια, αλλά υπάρχουν και άλλα υποατομικά σωματίδια, τα νετρόνια, που ανακαλύφθηκαν από τον James Chadwick το 1932. Επιπλέον, το μοντέλο που πρότεινε ο Rutherford δεν εξήγησε την εκπομπή φωτός από άτομα.
Μάθε περισσότερα για Ατομικό μοντέλο Rutherford.
Το ατομικό μοντέλο του Bohr
Επιδιώκοντας να εξηγήσει γιατί τα στοιχεία εκπέμπουν χαρακτηριστικά χρώματα όταν εκτίθενται σε ορισμένες συνθήκες και βασίζονται στο Το ατομικό μοντέλο του Rutherford, Niels Bohr (1885-1962) πρότεινε μια ατομική θεωρία που εξήγησε την εκπομπή φωτός σε ορισμένα συχνότητες.
Bohr's Atom (1913): τα ηλεκτρόνια κινούνται σε σταθερά κυκλικά στρώματα γύρω από τον πυρήνα.
Σύμφωνα με τον Bohr:
- Τα ηλεκτρόνια κινούνται στα στρώματα γύρω από τον πυρήνα.
- Τα στρώματα γύρω από τον πυρήνα έχουν συγκεκριμένες τιμές ενέργειας.
- Για να πάει σε ένα πιο εξωτερικό επίπεδο, το ηλεκτρόνιο πρέπει να απορροφήσει ενέργεια. Επιστρέφοντας σε ένα στρώμα πιο κοντά στον πυρήνα, το ηλεκτρόνιο απελευθερώνει ενέργεια.
Αρνητικά σημεία: Δεν μπορεί να ειπωθεί ότι τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν γύρω από τον πυρήνα σε σταθερές θέσεις όπως πλανήτες γύρω από τον Ήλιο.
Μάθε περισσότερα για Ατομικό μοντέλο Bohr.
Κβαντικό ατομικό μοντέλο
Πολλοί επιστήμονες έχουν συμβάλει στην ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής, η οποία προσπαθεί να εξηγήσει την «πιο πραγματική» δομή του α άτομο με το συνδυασμό πολλών μελετών και, ως εκ τούτου, είναι η πιο περίπλοκη.
Κβαντικό άτομο (1926): ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια (θετικό φορτίο) και νετρόνια (μηδενικό φορτίο) και τα ηλεκτρόνια (αρνητικό φορτίο) σχηματίζουν ένα ηλεκτρονικό νέφος γύρω από τον πυρήνα.
Σύμφωνα με το κβαντικό ατομικό μοντέλο:
- Ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια. Δεδομένου ότι μόνο πρωτόνια έχουν φορτίο, ο πυρήνας φορτίζεται θετικά.
- Τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα ηλεκτρονικό νέφος γύρω από τον πυρήνα.
- Τα ηλεκτρόνια κινούνται σε τροχιακά, σε τρισδιάστατο χώρο.
- Η ακριβής θέση ενός ηλεκτρονίου δεν μπορεί να οριστεί. Αυτό που γίνεται είναι υπολογισμοί που καθορίζουν την πιθανότητα της περιοχής που ένα ηλεκτρόνιο θα βρίσκεται σε μια δεδομένη χρονική στιγμή.
Εσείς κβαντικοί αριθμοί έχουν τη λειτουργία εντοπισμού των ηλεκτρονίων. Είναι αυτοί:
Ο κύριος κβαντικός αριθμός (η) αντιπροσωπεύει τα επίπεδα ενέργειας, δηλαδή τα ηλεκτρονικά στρώματα ενός ατόμου.
Ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός (l) υποδηλώνει τα ενεργειακά επίπεδα, δηλαδή το ενεργειακό υπόστρωμα στο οποίο ανήκει το ηλεκτρόνιο.
Ο μαγνητικός κβαντικός αριθμός (m) είναι αυτό που δείχνει την τροχιά όπου συναντώνται τα ηλεκτρόνια.
Μάθε περισσότερα για ατομικά μοντέλα και δοκιμάστε τις γνώσεις σας με ασκήσεις σε ατομικά μοντέλα.
