Эволюция атомных моделей

Атомные модели возникли из-за необходимости объяснять структуру атомов. Когда были представлены новые доказательства строения атомов, новая атомная модель попыталась прояснить эти открытия.

Греческие философы Демокрит и Левчипо в V веке; Ç. называется атом, от греческого ατoμoν, неделимая частица и мельчайшая часть материи.

Хотя концепция атома устарела, развитие атомных теорий восходит к 19 и 20 векам. Поэтому основные атомные модели, разработанные для понимания природы материи, были:

• Модель атома Далтона (1803 г.) - «Модель бильярдного шара»
• Модель атома Томсона (1898 г.) - "Модель дождевого пудинга"
• Атомная модель Резерфорда (1911) - «Ядерная модель»
• Атомная модель Бора (1913 г.) - «Планетарная модель»
• Квантовая модель атома (1926 г.) - «Модель электронного облака».

Хронология эволюции атомных моделей

Атомная модель Дальтона

Первая признанная попытка описания атомов была предпринята английским ученым Джоном Далтоном (1766-1844) в модели, которая стала широко известной как «бильярдный шар».

Атом Далтона (1803): массивная, неделимая и неразрушимая сфера.

Представление модели атома Дальтона, которая стала известна как «бильярдный шар».

По словам Далтона:

• Все вещества состоят из атомов;
• Атомы химического элемента идентичны по размеру и характеристикам, тогда как атомы разных химических элементов различны;
• Вещества являются результатом химической реакции, состоящей из рекомбинации атомов.

Отрицательные моменты: поскольку электроны еще не были известны, когда Дальтон сформулировал свою теорию, эти частицы, которые, как мы теперь знаем, являются частью атомов, не рассматривались.

Узнать больше о Атомная модель Дальтона.

Модель атома Томсона

Джозеф Джон Томсон (1856-1940) был ответственен за открытие существования электронов, частиц, наделенных отрицательным зарядом, которые являются частью атомов. Это открытие опровергло атомную теорию Дальтона, согласно которой атом неделим, но образован еще более мелкими частицами, и поэтому он стал известен как «пудинг с изюмом».

Атом Томсона (1898): положительно заряженная сфера с неподвижными электронами.

Представление атомной модели Томсона, которая стала известна как «пудинг с изюмом».

По словам Томсона:

• Атом электрически нейтрален;
• Электроны прикрепляются к положительно заряженной поверхности;
• Между электронами, распределенными по атомам, возникает отталкивание.

Отрицательные моменты: Хотя Томсон принял во внимание существование электронов, атом не является положительной сферой, а скорее наделен положительно заряженные частицы, протоны, идентифицированные в 1886 году ученым Юджином Гольдштейном и позже подтвержденные Эрнестом Резерфорд.

Узнать больше о Атомная модель Томсона.

Атомная модель Резерфорда

В ходе своих экспериментов Эрнесту Резерфорду (1871-1937) удалось продемонстрировать, что атом не является неделимой частицей, как считалось, а состоит из более мелких частиц.

Атом Резерфорда (1911): положительно заряженное ядро ​​и электроны расположены вокруг него в электросфере.

Представление атомной модели Резерфорда, которая стала известна как «ядерная модель»

По словам Резерфорда:

• Атом имеет центральную область с высокой концентрацией положительного заряда;
• Масса атома сосредоточена в его центральной области;
• Электроны легче и расположены вокруг ядра - области, содержащей много пустых пространств.

Отрицательные моменты: в атомном ядре есть не только положительно заряженные частицы, но и другие субатомные частицы, нейтроны, открытые Джеймсом Чедвиком в 1932 году. Более того, модель, предложенная Резерфордом, не объясняла излучение света атомами.

Узнать больше о Атомная модель Резерфорда.

Атомная модель Бора

Стремясь объяснить, почему элементы излучают характерные цвета при воздействии определенных условий и в зависимости от Модель атома Резерфорда, Нильс Бор (1885-1962) предложил атомную теорию, которая объяснила излучение света в определенных частоты.

Атом Бора (1913): электроны движутся фиксированными круговыми слоями вокруг ядра.

Представление атомной модели Бора, которая стала известна как «планетарная модель».

По словам Бора:

• Электроны движутся слоями вокруг ядра;
• Слои вокруг ядра имеют определенные значения энергии;
• Чтобы перейти на более внешний уровень, электрон должен поглотить энергию. Вернувшись в слой ближе к ядру, электрон выделяет энергию.

Отрицательные моменты: нельзя сказать, что электроны перемещаются вокруг ядра в фиксированных положениях, как планеты вокруг Солнца.

Узнать больше о Атомная модель Бора.

Квантовая модель атома

Многие ученые внесли свой вклад в развитие квантовой механики, которая пытается объяснить «более реальную» структуру атом сочетанием нескольких исследований и, следовательно, является наиболее сложным.

Квантовый атом (1926): ядро ​​состоит из протонов (положительный заряд) и нейтронов (нулевой заряд), а электроны (отрицательный заряд) образуют электронное облако вокруг ядра.

Представление квантовой модели атома, самой современной модели атома

Согласно квантовой модели атома:

• Ядро состоит из протонов и нейтронов. Поскольку зарядом обладают только протоны, ядро ​​заряжено положительно;
• Электроны образуют электронное облако вокруг ядра;
• Электроны движутся по орбиталям в трехмерном пространстве;
• Точное положение электрона определить невозможно. Что делается, так это вычисления, которые определяют вероятность того, что электрон будет находиться в данной области в данный момент времени.

Ты квантовые числа имеют функцию определения местоположения электронов. Они:

О главное квантовое число (n) представляет собой энергетические уровни, то есть электронные слои атома.

О вторичное квантовое число (l) указывает энергетические подуровни, то есть энергетический подуровень, которому принадлежит электрон.

О магнитное квантовое число (m) обозначает орбиту, на которой встречаются электроны.

Узнать больше о атомные модели и проверь свои знания с упражнения на атомных моделях.

АТОМНЫЕ МОДЕЛИ: Далтон, Томсон, Резерфорд и Резерфорд-Бор