원자 모델은 과학자들이 물질을 구성하는 기본 단위인 원자의 구조와 동작을 이해하기 위해 시간이 지남에 따라 개발한 이론적 표현입니다. 우리가 과학에 대한 훌륭한 지식을 갖게 된 것은 이러한 원자 모델 덕분입니다. 그러나 많은 사람들이 잘 알지 못한다. 원자 모델이란 무엇입니까.
따라서 이 기사에서는 원자 모델이 무엇인지, 무엇을 위한 것인지, 어떻게 생성되었는지, 얼마나 유용한지 설명할 것입니다.
원자 모델이란 무엇입니까
원자 구조 및 기능의 다양한 그래픽 표현을 원자 모델이라고 합니다. 원자 모델은 각 시대에 사용된 물질의 구성에 대한 아이디어에서 인류 역사를 통해 개발되었습니다.
원자는 독특한 특성을 유지하는 화학 원소의 가장 작은 단위입니다. 역사를 통틀어 다양한 과학자와 철학자들이 서로 다른 원자 모델을 제안했습니다. 각각은 당시 사용 가능한 정보와 지식을 기반으로 합니다. 최초의 모델 중 하나는 그리스 철학자 데모크리토스가 제안한 것으로, 그는 물질이 "원자"라고 불리는 불가분의 입자로 구성되어 있다고 제안했습니다. 그리스어로 "불가분의"를 의미합니다.
데모크리토스의 원자 모델
"우주 원자 이론"은 그리스 철학자 Democritus와 그의 멘토 Leucippus에 의해 공동 설립되었습니다. 그 당시 지식은 실험을 통해서가 아니라 논리적 추론, 사고 기반 발표 및 토론을 통해 습득되었습니다.
Democritus는 세계가 영원히 존재하고 균질하며 압축할 수 없는 매우 작고 나눌 수 없는 입자로 구성되어 있다고 제안했습니다. 내부 기능보다는 모양과 크기만 다릅니다.
Democritus에 따르면 물질의 속성은 원자가 결합된 방식에 따라 결정됩니다. 에피쿠로스와 같은 후기 철학자들은 원자의 무작위 운동을 이론에 추가했습니다.
Dalton의 원자 모델
최초의 과학적 기반 원자 모델은 John Dalton이 그의 "Atomic Postulate"에서 제안한 화학 분야에서 탄생했습니다. 그는 모든 것이 화학 반응을 통해서도 분해할 수 없고 파괴할 수 없는 원자로 이루어져 있다고 믿었습니다.
Dalton은 동일한 화학 원소의 원자가 서로 동일하며 동일한 질량과 동일한 특성을 가지고 있다고 제안했습니다. 반면에, 상대 원자량의 개념을 고안 (수소의 무게에 대한 각 원소의 무게) 각 원소의 질량과 수소의 질량을 비교하여 계산합니다. 그는 또한 원자가 서로 결합하여 화합물을 형성할 수 있다고 제안했습니다.
Dalton의 이론에는 몇 가지 결함이 있었습니다. 그는 가능한 한 적은 수의 원소 원자를 사용하여 화합물이 형성된다고 말했습니다. 예를 들어 Dalton에 따르면 물 분자는 올바른 공식인 H2O가 아니라 H2O입니다. 반면에 기체 원소는 항상 단원자적이라고 하는데 이는 사실이 아닙니다.
원자의 루이스 모델
루이스는 XNUMX개의 정점이 전자인 입방체 모양의 분산 원자 구조를 제안한 "입방체 원자 모델"로도 알려져 있습니다. 이것은 원자 원자가와 화학 결합에 대한 연구를 발전시켰고, 특히 Irving Langmuir의 1919년 업데이트 이후, 누가 "큐빅 옥텟 원자"를 제안했습니다.
이러한 연구는 공유 결합을 설명하는 데 매우 유용한 도구인 현재 루이스 다이어그램으로 알려진 것의 기초가 되었습니다.
톰슨 원자 모델
XNUMX세기 후반에 과학자 JJ Thomson은 음극선으로 실험을 수행하고 원자가 양전하를 띤 구인 모델을 제안했습니다., 반죽 공과 비슷하고 음전하를 띤 전자가 푸딩의 건포도처럼 내부에 흩어져 있습니다. 이 모델은 "건포도 푸딩 모델"로 알려지게 되었으며 원자의 내부 구조에 대한 최초의 제안이었습니다.
러더퍼드 원자 모델
러더퍼드의 모델은 XNUMX세기 초에 나타났습니다. 유명한 실험에서 Rutherford는 금박에 알파 입자를 충돌시켰고 대부분의 입자가 금박을 통과했지만 일부는 크게 휘어졌다는 것을 발견했습니다. 이로 인해 러더퍼드는 원자의 중심에 작고 조밀하며 양전하를 띤 핵이 있다고 제안했습니다., 전자는 태양 주위의 행성처럼 상당한 거리에서이 핵 주위를 회전했습니다.
보어 원자 모델
Rutherford의 모델에 기초하여 Niels Bohr는 1913년에 전자가 핵 주위의 원형 궤도를 따라 움직인다고 제안했습니다. 이 궤도는 양자화되었고, 이는 특정 궤도만 허용되고 다른 궤도는 허용되지 않음을 의미합니다. 보어는 또한 전자가 광자의 형태로 에너지를 방출하거나 흡수함으로써 서로 다른 궤도 사이를 이동할 수 있다는 사실을 확립하여 원자에 의한 빛의 방출과 흡수를 설명했습니다.
Sommerfeld의 원자 모델(서기 1916년)
Sommerfeld의 모델은 부분적으로 Albert Einstein의 상대성 이론에 기반을 두고 있습니다. 이 모델은 Bohr 모델의 단점을 보완하기 위해 Arnold Sommerfield가 제안한 모델입니다.
그것은 부분적으로 알버트 아인슈타인의 상대성 이론에 기반을 두고 있습니다. 그의 수정에는 전자의 궤도가 원형인지 타원형인지 확인하는 것이 포함되었습니다. 전자는 작은 전류를 가지며 두 번째 에너지 준위에서 시작하여 두 개 이상의 하위 준위가 있습니다.
슈뢰딩거의 원자 모델
보어와 좀머펠트의 작업을 바탕으로 어윈 슈뢰딩거는 전자를 물질 파동으로 취급할 것을 제안했으며, 이는 나중에 파동 함수(사람을 찾을 확률의 크기를 설명함)의 확률론적 해석을 허용했습니다. 우주), 막스 보른.
이는 하이젠베르크의 불확정성 원리 덕분에 전자의 위치나 운동량을 확률론적으로 연구하는 것은 가능하지만 둘 다 할 수는 없다.. 이것은 2000년대 초반의 현재 원자 모델이며 나중에 일부 추가되었습니다. 그것은 "양자파 모델"이라고 불립니다.
양자 원자 모델
XNUMX세기에 걸쳐 개발된 양자 모델은 가장 복잡하고 최신 모델입니다. 그것은 양자 역학 이론을 기반으로 하며 전자가 정확한 궤도를 따르지 않고 오히려 확률 구름으로 원자를 설명합니다. 그것들은 발견될 확률이 가장 높은 우주 영역에서 발견됩니다. 이 모델은 전자와 그 행동에 대한 더 깊은 이해를 가능하게 했으며 현대 화학 및 물리학의 발전을 위한 문을 열었습니다.
이 정보를 통해 원자 모델이 무엇인지, 역사를 통해 어떤 유형의 모델이 존재했는지에 대해 더 많이 알 수 있기를 바랍니다.