Atominiai modeliai yra teorinės vaizdinės, kurias mokslininkai sukūrė laikui bėgant, norėdami suprasti atomų, kurie yra pagrindiniai materiją sudarantys vienetai, struktūrą ir elgesį. Būtent šių atominių modelių dėka mes turime daug žinių apie mokslą. Tačiau daugelis žmonių to gerai nežino kas yra atominiai modeliai.
Todėl šiame straipsnyje paaiškinsime, kas yra atominiai modeliai, kam jie skirti, kaip jie atsirado ir kuo naudingi.
Kas yra atominiai modeliai
Įvairūs grafiniai atomo sandaros ir funkcijos atvaizdai vadinami atominiais modeliais. Atominis modelis buvo sukurtas per visą žmonijos istoriją, remiantis idėjomis apie kiekvienoje epochoje naudotą materijos sudėtį.
Atomas yra mažiausias cheminio elemento vienetas, išlaikantis savo išskirtines savybes. Per visą istoriją įvairūs mokslininkai ir filosofai siūlė skirtingus atomų modelius, kiekvienas pagrįstas tuo metu turima informacija ir žiniomis. Vienas iš pirmųjų modelių buvo tas, kurį pasiūlė graikų filosofas Demokritas, teigdamas, kad materiją sudaro nedalomos dalelės, vadinamos „atomais“, o tai graikų kalba reiškia „nedaloma“.
Demokrito atominis modelis
„Kosminės atominės teorijos“ įkūrėjas buvo graikų filosofas Demokritas ir jo mentorius Leucippas. Tuo metu žinios buvo įgyjamos ne eksperimentuojant, o logiškai mąstant, mintimis grįstu pristatymu, diskutuojant.
Demokritas pasiūlė, kad pasaulis sudarytas iš labai mažų ir nedalomų dalelių, amžinai egzistuojančių, vienalyčių ir nesuspaudžiamų. jie skiriasi tik forma ir dydžiu, o ne vidine funkcija.
Pasak Demokrito, materijos savybes lemia atomų sujungimo būdas. Vėlesni filosofai, tokie kaip Epikūras, į teoriją įtraukė atsitiktinį atomų judėjimą.
Daltono atominis modelis
Pirmasis moksliškai pagrįstas atominis modelis gimė chemijos srityje, kurį pasiūlė Johnas Daltonas savo „Atominiame postulate“. Jis tikėjo, kad viskas yra sudaryta iš atomų, nedaloma ir nesugriaunama net per chemines reakcijas.
Daltonas pasiūlė, kad to paties cheminio elemento atomai būtų lygūs vienas kitam, turi vienodą masę ir tas pačias savybes. Iš kitos pusės, sukūrė santykinio atominio svorio sampratą (kiekvieno elemento masė, palyginti su vandenilio svoriu), lyginant kiekvieno elemento masę su vandenilio mase. Jis taip pat pasiūlė, kad atomai galėtų sujungti vienas su kitu ir sudaryti junginius.
Daltono teorija turėjo tam tikrų trūkumų. Jis teigė, kad junginiai susidaro naudojant kuo mažiau elementų atomų. Pavyzdžiui, pasak Daltono, vandens molekulė būtų H2O, o ne H2O, o tai yra teisinga formulė. Kita vertus, sakoma, kad dujiniai elementai visada yra monoatominiai, o tai, kaip žinome, nėra tiesa.
Lewiso atomo modelis
Taip pat žinomas kaip „kubinis atominis modelis“, kuriame Lewisas pasiūlė kubo formos paskirstytą atominę struktūrą, kurios aštuonios viršūnės yra elektronai. Tai lėmė pažangą tiriant atominį valentingumą ir cheminį ryšį, ypač po Irvingo Langmuiro 1919 m. atnaujinimo, kuris pasiūlė „kubinį okteto atomą“.
Šie tyrimai buvo pagrindas dabar žinomoms Lewis diagramoms, kurios yra labai naudingos kovalentinių ryšių paaiškinimo priemonės.
Thomson atominis modelis
XIX amžiaus antroje pusėje mokslininkas J. J. Tomsonas atliko eksperimentus su katodiniais spinduliais ir pasiūlė modelį, kuriame atomas yra teigiamai įkrauta sfera, panašus į tešlos rutulį, o neigiamo krūvio elektronai buvo išsibarstę jo viduje, kaip razinos pudinge. Šis modelis tapo žinomas kaip „razinų pudingo modelis“ ir buvo pirmasis vidinės atomo struktūros pasiūlymas.
Rutherfordo atominis modelis
Rutherfordo modelis atsirado XX amžiaus pradžioje. Atlikdamas garsųjį eksperimentą, Rutherfordas subombardavo aukso foliją alfa dalelėmis ir išsiaiškino, kad dauguma dalelių prasiskverbė pro foliją, tačiau kai kurios buvo gerokai nukreiptos. Tai paskatino Rutherfordas pasiūlė, kad atomo centre būtų mažas, tankus, teigiamai įkrautas branduolys, o elektronai sukasi aplink šį branduolį dideliu atstumu, kaip planetos aplink saulę.
Bohr atominis modelis
Remdamasis Rutherfordo modeliu, Nielsas Bohras 1913 metais pasiūlė, kad elektronai judėtų žiedinėmis orbitomis aplink branduolį. Šios orbitos buvo kvantuotos, o tai reiškia, kad buvo leidžiamos tik tam tikros orbitos, o kitos – ne. Bohras taip pat nustatė, kad elektronai gali šokinėti tarp skirtingų orbitų, spinduliuodami arba sugerdami energiją fotonų pavidalu, taip paaiškindami atomų šviesos emisiją ir absorbciją.
Sommerfeldo atominis modelis (1916 m. po Kr.)
Sommerfeldo modelis iš dalies buvo pagrįstas Alberto Einšteino reliatyvumo postulatais. Šį modelį pasiūlė Arnoldas Sommerfieldas, siekdamas kompensuoti Bohro modelio trūkumus.
Jis iš dalies pagrįstas Alberto Einšteino reliatyvumo postulatais. Jo modifikacijos apėmė patvirtinimą, kad elektrono orbita yra apskrita arba elipsė, tai elektronas turi mažą elektros srovę ir kad yra du ar daugiau polygių, pradedant nuo antrojo energijos lygio.
Schrödingerio atominis modelis
Remdamasis Bohro ir Sommerfeldo darbais, Erwinas Schrödingeris pasiūlė elektronus traktuoti kaip materijos bangas, o tai leido vėliau tikimybiškai interpretuoti bangos funkciją (kuri nusako tikimybės rasti žmogų dydį). Space), autorius Maxas Bornas.
Tai reiškia, kad dėl Heisenbergo neapibrėžtumo principo, galima tikimybiškai tirti elektrono padėtį arba jo impulsą, bet ne abu. Tai dabartinis 2000-ųjų pradžios atominis modelis su kai kuriais vėliau atliktais papildymais. Jis vadinamas „kvantinės bangos modeliu“.
Kvantinis atominis modelis
Kvantinis modelis, sukurtas XX amžiuje, yra pats sudėtingiausias ir dabartinis. Jis pagrįstas kvantinės mechanikos teorija ir apibūdina atomą kaip tikimybių debesį, kuriame elektronai neseka tiksliomis orbitomis, o veikiau. Jie randami erdvės regionuose, kuriuose yra didesnė tikimybė būti aptiktiems. Šis modelis leido giliau suprasti elektronus ir jų elgesį bei atvėrė duris šiuolaikinės chemijos ir fizikos pažangai.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie tai, kas yra atominiai modeliai ir kokie modeliai egzistavo per visą istoriją.