原子モデルは、物質を構成する基本単位である原子の構造と挙動を理解するために科学者が時間をかけて開発してきた理論的表現です。 これらの原子模型のおかげで、私たちは科学について多くの知識を得ることができます。 しかし、よく知らない人も多いのではないでしょうか 原子モデルとは何ですか.
したがって、この記事では、原子モデルとは何か、その目的、起源、そしてどれほど役立つかを説明します。
原子モデルとは
原子の構造と機能のさまざまなグラフィック表現は、原子モデルと呼ばれます。 原子模型は、人類の歴史を通じて、各時代に使用された物質の組成に関するアイデアに基づいて開発されました。
原子は、その特有の特性を維持する化学元素の最小単位です。 歴史を通じて、さまざまな科学者や哲学者がさまざまな原子モデルを提案してきました。 それぞれはその時点で入手可能な情報と知識に基づいています。 最初のモデルの XNUMX つは、ギリシャの哲学者デモクリトスによって提案されたモデルで、物質はギリシャ語で「分割できない」を意味する「原子」と呼ばれる分割できない粒子で構成されていると示唆しました。
デモクリトスの原子モデル
「宇宙原子理論」は、ギリシャの哲学者デモクリトスと彼の指導者レウキッポスによって共同創設されました。 当時、知識は実験を通じてではなく、論理的推論、思考に基づくプレゼンテーション、ディスカッションを通じて獲得されていました。
デモクリトスは、世界は非常に小さく分割不可能な粒子で構成され、永遠に存在し、均質で非圧縮性であると提案しました。 それらは内部機能ではなく、形状とサイズのみが異なります。
デモクリトスによれば、物質の性質は原子の組み立て方によって決まるそうです。 エピクロスなどの後の哲学者は、原子のランダムな運動を理論に加えました。
ダルトン原子モデル
最初の科学に基づいた原子モデルは、ジョン・ダルトンの「原子仮説」で提案され、化学の分野で誕生しました。 彼は、すべてのものは原子でできており、化学反応によっても分割できず、破壊することもできないと信じていました。
ダルトンは、同じ化学元素の原子は互いに等しく、同じ質量と同じ特性を有すると提案しました。 一方で、 相対原子量の概念を考案した （水素の重量に対する各元素の重量）。各元素の質量と水素の質量を比較します。 彼はまた、原子が互いに結合して化合物を形成できることを提案しました。
ダルトンの理論にはいくつかの欠陥がありました。 彼は、化合物は可能な限り少ない数の元素原子を使用して形成されると述べました。 たとえば、ダルトンによれば、水分子は H2O ではなく H2O になりますが、これは正しい式です。 一方で、気体元素は常に単原子であると言われていますが、これは真実ではないことがわかっています。
原子のルイス模型
「立方体原子モデル」としても知られており、ルイスは XNUMX つの頂点が電子である立方体状の分散原子構造を提案しました。 これにより、原子価と化学結合の研究が進歩しました。 特に 1919 年にアーヴィング ラングミュアが更新した後は、「キュービックオクテットアトム」を提案した人。
これらの研究は、共有結合を説明するための非常に有用なツールである、現在ルイス図として知られているものの基礎となりました。
トムソン原子モデル
XNUMX世紀後半、科学者J.J.トムソンは、 陰極線を使った実験を行い、原子が正に帯電した球体であるというモデルを提案した。生地のボールに似ており、その中にはマイナスに帯電した電子がプリンの中のレーズンのように散乱していました。 このモデルは「レーズン プディング モデル」として知られるようになり、原子の内部構造を初めて示唆しました。
ラザフォード原子模型
ラザフォードのモデルは XNUMX 世紀初頭に登場しました。 有名な実験では、ラザフォードは金箔にアルファ粒子を照射し、ほとんどの粒子が箔を通過しましたが、いくつかは大きく逸らされたことを発見しました。 これが導いた ラザフォードは、原子の中心には小さくて密度が高く、正に帯電した核があると提案しました。一方、電子は太陽の周りの惑星のように、かなりの距離を置いてこの原子核の周りを公転していました。
ボーア原子模型
ラザフォードのモデルに基づいて、ニールス・ボーアは 1913 年に電子が原子核の周りを円軌道で移動することを提案しました。 これらの軌道は量子化され、 これは、特定の軌道のみが許可され、他の軌道は許可されなかったことを意味します。 ボーアはまた、電子が光子の形でエネルギーを放出または吸収することによって異なる軌道間をジャンプできることを確立し、原子による光の放出と吸収を説明しました。
ゾンマーフェルトの原子模型 (西暦 1916 年)
ゾンマーフェルトのモデルは、アルバート アインシュタインの相対性理論に部分的に基づいています。 このモデルは、ボーア モデルの欠点を補うためにアーノルド ソマーフィールドによって提案されました。
それは部分的にアルバート・アインシュタインの相対性理論に基づいています。 彼の修正には、電子の軌道が円形または楕円形であることの確認が含まれます。 電子には小さな電流が流れ、第 XNUMX エネルギー準位から始まるサブ準位が XNUMX つ以上存在することがわかります。
シュレーディンガーの原子模型
ボーアとゾンマーフェルトの研究に基づいて、エルヴィン・シュレディンガーは、電子を物質波として扱うことを提案しました。これにより、後の波動関数（人を見つける確率の大きさを表す）の確率論的解釈が可能になりました。 スペース）、マックス・ボーン著。
これは、ハイゼンベルクの不確定性原理のおかげで、 電子の位置または運動量を確率的に研究することは可能ですが、両方を研究することはできません。。 これは 2000 年代初頭の現在の原子モデルであり、後にいくつかの追加が加えられています。 それは「量子波動モデル」と呼ばれます。
量子原子モデル
量子モデルは XNUMX 世紀を通じて開発され、最も複雑かつ最新のものです。 これは量子力学の理論に基づいており、電子が正確な軌道をたどらず、原子が確率雲として記述されます。 それらは、より高い確率で宇宙の領域で発見されます。 このモデルにより、電子とその挙動をより深く理解できるようになり、現代の化学と物理学の進歩への扉が開かれました。
この情報により、原子モデルとは何か、そして歴史を通じてどのような種類のモデルが存在してきたのかについてさらに学ぶことができることを願っています。