Atomu modeļi ir teorētiski priekšstati, ko zinātnieki laika gaitā ir izstrādājuši, lai mēģinātu izprast atomu struktūru un uzvedību, kas ir matēriju veidojošās pamatvienības. Pateicoties šiem atomu modeļiem, mums ir lieliskas zināšanas par zinātni. Tomēr daudzi cilvēki to labi nezina kas ir atomu modeļi.
Tāpēc šajā rakstā mēs paskaidrosim, kas ir atomu modeļi, kam tie paredzēti, kā tie radušies un cik noderīgi tie ir.
Kas ir atomu modeļi
Dažādus atomu struktūras un funkciju grafiskos attēlojumus sauc par atomu modeļiem. Atomu modelis tika izstrādāts visā cilvēces vēsturē, pamatojoties uz idejām par katrā laikmetā izmantoto matērijas sastāvu.
Atoms ir mazākā ķīmiskā elementa vienība, kas saglabā savas atšķirīgās īpašības. Vēstures gaitā dažādi zinātnieki un filozofi ir ierosinājuši dažādus atomu modeļus, katrs pamatojoties uz tajā laikā pieejamo informāciju un zināšanām. Viens no pirmajiem modeļiem bija tas, ko ierosināja grieķu filozofs Demokrits, kurš ierosināja, ka matērija sastāv no nedalāmām daļiņām, ko sauc par "atomiem", kas grieķu valodā nozīmē "nedalāms".
Demokrita atomu modelis
"Kosmisko atomu teoriju" līdzdibināja grieķu filozofs Demokrits un viņa mentors Leikips. Tolaik zināšanas tika iegūtas nevis eksperimentējot, bet gan loģiskā spriešanā, domās balstītā prezentācijā un diskusijās.
Demokrits ierosināja, ka pasaule sastāv no ļoti mazām un nedalāmām daļiņām, kas pastāv mūžīgi, viendabīgas un nesaspiežamas. tie atšķiras tikai pēc formas un izmēra, nevis pēc iekšējās funkcijas.
Pēc Demokrita domām, matērijas īpašības nosaka veids, kā atomi tiek salikti kopā. Vēlāki filozofi, piemēram, Epikūrs, teorijai pievienoja nejaušu atomu kustību.
Daltona atomu modelis
Pirmais zinātniski pamatotais atomu modelis radās ķīmijas jomā, ko ierosināja Džons Daltons savā “Atomu postulātā”. Viņš uzskatīja, ka viss sastāv no atomiem, nedalāmiem un neiznīcināmiem, pat ķīmisko reakciju rezultātā.
Daltons ierosināja, ka viena un tā paša ķīmiskā elementa atomi ir vienādi viens ar otru, tiem ir vienāda masa un tādas pašas īpašības. No otras puses, izstrādāja relatīvā atomu svara jēdzienu (katra elementa svars attiecībā pret ūdeņraža svaru), salīdzinot katra elementa masu ar ūdeņraža masu. Viņš arī ierosināja, ka atomi varētu apvienoties viens ar otru, veidojot savienojumus.
Daltona teorijai bija daži trūkumi. Viņš norādīja, ka savienojumi veidojas, izmantojot pēc iespējas mazāku elementu atomu skaitu. Piemēram, saskaņā ar Daltonu, ūdens molekula būtu H2O, nevis H2O, kas ir pareizā formula. No otras puses, tajā teikts, ka gāzveida elementi vienmēr ir monatomiski, kas, kā mēs zinām, nav taisnība.
Lūisa atoma modelis
Zināms arī kā "kubiskais atomu modelis", kurā Lūiss ierosināja kuba formas sadalītu atomu struktūru, kurā astoņas virsotnes ir elektroni. Tas noveda pie progresa atomu valences un ķīmiskās saites izpētē, īpaši pēc 1919. gada atjauninājuma, ko veica Ērvings Lengmuirs, kurš ierosināja "kubiskā okteta atomu".
Šie pētījumi bija pamats tā dēvētajām Lūisa diagrammām, kas ir ļoti noderīgi instrumenti kovalento saišu izskaidrošanai.
Tomsona atomu modelis
XNUMX. gadsimta otrajā pusē zinātnieks JJ Tomsons veica eksperimentus ar katoda stariem un ierosināja modeli, kurā atoms bija pozitīvi lādēta sfēra, līdzīgi kā mīklas bumbiņai, un negatīvi lādētie elektroni bija izkaisīti tajā kā rozīnes pudiņā. Šis modelis kļuva pazīstams kā "rozīņu pudiņa modelis" un bija pirmais ierosinājums par atoma iekšējo struktūru.
Rezerfordas atomu modelis
Rezerforda modelis radās XNUMX. gadsimta sākumā. Slavenā eksperimentā Rezerfords bombardēja zelta foliju ar alfa daļiņām un atklāja, ka lielākā daļa daļiņu izgāja cauri folijai, bet dažas tika ievērojami novirzītas. Tas noveda Rezerfords ierosināja, ka atoma centrā ir mazs, blīvs, pozitīvi lādēts kodols, kamēr elektroni riņķo ap šo kodolu ievērojamā attālumā, tāpat kā planētas ap sauli.
Bohr Atomic Model
Pamatojoties uz Raterforda modeli, Nīls Bors 1913. gadā ierosināja, ka elektroni pārvietojas pa apļveida orbītām ap kodolu. Šīs orbītas tika kvantētas, kas nozīmē, ka bija atļautas tikai noteiktas orbītas, bet citas nē. Bors arī konstatēja, ka elektroni var lēkt starp dažādām orbītām, izstarot vai absorbējot enerģiju fotonu veidā, tādējādi izskaidrojot atomu gaismas emisiju un absorbciju.
Zommerfelda atomu modelis (1916 AD)
Sommerfelda modelis daļēji balstījās uz Alberta Einšteina relativitātes postulātiem. Šo modeli ierosināja Arnolds Zomerfīlds, cenšoties kompensēt Bora modeļa nepilnības.
Daļēji tas ir balstīts uz Alberta Einšteina relativitātes postulātiem. Viņa modifikācijas ietvēra apstiprinājumu, ka elektrona orbīta ir apļveida vai eliptiska, tas elektronam ir maza elektriskā strāva un ka ir divi vai vairāki apakšlīmeņi, sākot no otrā enerģijas līmeņa.
Šrēdingera atomu modelis
Balstoties uz Bora un Zommerfelda darbu, Ervins Šrēdingers ierosināja uzskatīt elektronus par matērijas viļņiem, kas ļāva vēlāk interpretēt viļņu funkciju (kas apraksta cilvēka atrašanas varbūtības lielumu). Kosmoss), autors Makss Borns.
Tas nozīmē, ka, pateicoties Heizenberga nenoteiktības principam, iespējams pētīt elektrona stāvokli vai impulsu, bet ne abus. Šis ir pašreizējais atomu modelis 2000. gadu sākumā ar dažiem papildinājumiem, kas veikti vēlāk. To sauc par "kvantu viļņu modeli".
Kvantu atomu modelis
Kvantu modelis, kas izstrādāts visā XNUMX. gadsimtā, ir vissarežģītākais un aktuālākais. Tas ir balstīts uz kvantu mehānikas teoriju un apraksta atomu kā varbūtības mākoni, kurā elektroni neseko precīzām orbītām, bet gan Tie ir atrodami kosmosa reģionos ar lielāku varbūtību tikt atrasti. Šis modelis ir ļāvis dziļāk izprast elektronus un to uzvedību, kā arī ir pavēris durvis uz sasniegumiem mūsdienu ķīmijā un fizikā.
Es ceru, ka, izmantojot šo informāciju, jūs varat uzzināt vairāk par to, kas ir atomu modeļi un kādi modeļi ir pastāvējuši visā vēsturē.