Ewolucja modeli atomowych

Modele atomowe powstały z potrzeby wyjaśnienia budowy atomów. Kiedy przedstawiono nowe dowody na budowę atomów, nowy model atomowy próbował wyjaśnić odkrycia.

Greccy filozofowie Demokryt i Leucipo w V wieku; DO. zwany atomem, z greki ατoμoν, niepodzielna cząstka i najmniejsza część materii.

Chociaż koncepcja atomu jest stara, rozwój teorii atomowych sięga XIX i XX wieku. Dlatego głównymi modelami atomowymi opracowanymi w celu zrozumienia natury materii były:

• Model atomowy Daltona (1803) — „Model kuli bilardowej”
• Model atomowy Thomsona (1898) — „Model puddingu deszczowego”
• Model atomowy Rutherforda (1911) — „Model jądrowy”
• Model atomowy Bohra (1913) — „Model planetarny”
• Kwantowy model atomowy (1926) — „Elektroniczny model chmury”

Oś czasu z ewolucją modeli atomowych

Atomowy model Daltona

Pierwsza uznana próba opisania atomów została podjęta przez angielskiego naukowca Johna Daltona (1766-1844) w modelu, który stał się popularnie znany jako „kula bilardowa”.

Atom Daltona (1803): masywna, niepodzielna i niezniszczalna kula.

Reprezentacja modelu atomowego Daltona, który stał się znany jako „kula bilardowa”

Według Daltona:

• Wszystkie substancje składają się z atomów;
• Atomy pierwiastka chemicznego są identyczne pod względem wielkości i właściwości, podczas gdy atomy różnych pierwiastków chemicznych są różne;
• Substancje powstają w wyniku reakcji chemicznej, która polega na rekombinacji atomów.

Punkty ujemne: Ponieważ elektrony nie były jeszcze znane, kiedy Dalton formułował swoją teorię, te cząstki, o których teraz wiemy, że są częścią atomów, nie były brane pod uwagę.

Dowiedz się więcej o Atomowy model Daltona.

Model atomowy Thomsona

Joseph John Thomson (1856-1940) był odpowiedzialny za odkrycie istnienia elektronów, cząstek obdarzonych ładunkiem ujemnym, wchodzących w skład atomów. Odkrycie to obaliło atomową teorię Daltona, że ​​atom jest niepodzielny, ale składa się z jeszcze mniejszych cząstek i dlatego stał się znany jako „budyń rodzynkowy”.

Atom Thomsona (1898): dodatnio naładowana kula ze stałymi elektronami.

Reprezentacja modelu atomowego Thomsona, który stał się znany jako „budyń z rodzynkami”

Według Thomsona:

• Atom jest elektrycznie obojętny;
• Elektrony przyczepiają się do dodatnio naładowanej powierzchni;
• Między elektronami rozłożonymi w atomach występuje odpychanie.

Punkty ujemne: Chociaż Thomson wziął pod uwagę istnienie elektronów, atom nie jest sferą dodatnią, ale raczej obdarzoną dodatnio naładowane cząstki, protony, zidentyfikowane w 1886 roku przez naukowca Eugene'a Goldsteina, a później potwierdzone przez Ernesta Rutherforda.

Dowiedz się więcej o Model atomowy Thomsona.

Model atomowy Rutherforda

Poprzez swoje eksperymenty Ernest Rutherford (1871-1937) zdołał wykazać, że atom nie jest niepodzielną cząstką, jak sądzono, ale że został utworzony z mniejszych cząstek.

Atom Rutherforda (1911): dodatnio naładowane jądro i elektrony znajdują się wokół niego w elektrosferze.

Reprezentacja modelu atomowego Rutherforda, który stał się znany jako „model jądrowy”

Według Rutherforda:

• Atom ma centralny obszar o wysokim stężeniu ładunku dodatniego;
• Masa atomu jest skoncentrowana w jego centralnym obszarze;
• Elektrony są lżejsze i znajdują się wokół jądra, regionu zawierającego wiele pustych przestrzeni.

Punkty ujemne: jądro atomowe zawiera nie tylko dodatnio naładowane cząstki, ale istnieją również inne cząstki subatomowe, neutrony, odkryte przez Jamesa Chadwicka w 1932 roku. Ponadto model zaproponowany przez Rutherforda nie wyjaśniał emisji światła przez atomy.

Dowiedz się więcej o Model atomowy Rutherforda.

Model atomowy Bohra

Próba wyjaśnienia, dlaczego elementy emitują charakterystyczne kolory po wystawieniu na działanie niektórych warunków i na podstawie Model atomowy Rutherforda, Niels Bohr (1885-1962) zaproponował teorię atomową, która wyjaśniała emisję światła w pewnych częstotliwości.

Atom Bohra (1913): elektrony poruszają się w ustalonych okrągłych warstwach wokół jądra.

Reprezentacja modelu atomowego Bohra, który stał się znany jako „model planetarny”

Według Bohra:

• Elektrony poruszają się w warstwach wokół jądra;
• Warstwy wokół rdzenia mają określone wartości energetyczne;
• Aby przejść na bardziej zewnętrzny poziom, elektron musi wchłonąć energię. Po powrocie do warstwy bliższej jądra elektron uwalnia energię.

Punkty ujemne: nie można powiedzieć, że elektrony krążą wokół jądra w stałych pozycjach, jak planety wokół Słońca.

Dowiedz się więcej o Model atomowy Bohra.

Kwantowy model atomowy

Wielu naukowców przyczyniło się do rozwoju mechaniki kwantowej, która stara się wyjaśnić „bardziej rzeczywistą” strukturę a atom przez połączenie kilku badań, a zatem jest najbardziej złożony.

Atom kwantowy (1926): jądro składa się z protonów (ładunek dodatni) i neutronów (ładunek zerowy), a elektrony (ładunek ujemny) tworzą chmurę elektronową wokół jądra.

Reprezentacja kwantowego modelu atomu, najbardziej aktualnego modelu atomu

Zgodnie z kwantowym modelem atomowym:

• Jądro składa się z protonów i neutronów. Ponieważ tylko protony mają ładunek, jądro jest naładowane dodatnio;
• Elektrony tworzą elektronową chmurę wokół jądra;
• Elektrony poruszają się po orbitalach, w przestrzeni trójwymiarowej;
• Nie można określić dokładnej pozycji elektronu. Dokonuje się obliczeń, które określają prawdopodobieństwo regionu, w którym elektron będzie w danym czasie.

ty liczby kwantowe mają funkcję lokalizowania elektronów. Czy oni są:

O główna liczba kwantowa (n) reprezentuje poziomy energetyczne, czyli warstwy elektronowe atomu.

O wtórna liczba kwantowa (l) wskazuje podpoziomy energii, czyli podpoziom energii, do którego należy elektron.

O magnetyczna liczba kwantowa (m) to ta, która wskazuje orbitę, na której spotykają się elektrony.

Dowiedz się więcej o modele atomowe i sprawdź swoją wiedzę z ćwiczenia na modelach atomowych.

MODELE ATOMOWE: Dalton, Thomson, Rutherford i Rutherford-Bohr