แบบจำลองอะตอมคืออะไร

แบบจำลองอะตอมเป็นการนำเสนอทางทฤษฎีที่นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปเพื่อพยายามทำความเข้าใจโครงสร้างและพฤติกรรมของอะตอม ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานที่ประกอบกันเป็นสสาร ต้องขอบคุณแบบจำลองอะตอมเหล่านี้ที่ทำให้เรามีความรู้มากมายเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตามหลายคนไม่ทราบดี แบบจำลองอะตอมคืออะไร.

ดังนั้นในบทความนี้เราจะอธิบายว่าแบบจำลองอะตอมคืออะไร มีไว้เพื่ออะไร มีที่มาอย่างไร และมีประโยชน์อย่างไร

แบบจำลองอะตอมคืออะไร

การแสดงโครงสร้างและหน้าที่ของอะตอมแบบกราฟิกต่างๆ เรียกว่า แบบจำลองอะตอม แบบจำลองอะตอมได้รับการพัฒนาตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์จากแนวคิดเกี่ยวกับองค์ประกอบของสสารที่ใช้ในแต่ละยุค

อะตอมเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบทางเคมีที่คงคุณสมบัติที่โดดเด่นของมันไว้ ตลอดประวัติศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์และนักปรัชญาหลายคนได้เสนอแบบจำลองอะตอมที่แตกต่างกัน โดยอาศัยข้อมูลและความรู้ที่มีอยู่ในขณะนั้น หนึ่งในแบบจำลองแรกคือแบบจำลองที่เสนอโดยนักปรัชญาชาวกรีกชื่อ Democritus ซึ่งเสนอว่าสสารประกอบด้วยอนุภาคที่แบ่งแยกไม่ได้ซึ่งเรียกว่า "อะตอม" ซึ่งในภาษากรีกแปลว่า "แบ่งแยกไม่ได้"

แบบจำลองอะตอมของเดโมคริตุส

"ทฤษฎีปรมาณูจักรวาล" ร่วมก่อตั้งโดยนักปรัชญาชาวกรีกชื่อเดโมคริตุสและอาจารย์ชื่อลิวซิปปุส ในเวลานั้น ความรู้ไม่ได้มาจากการทดลอง แต่มาจากการให้เหตุผลเชิงตรรกะ การนำเสนอโดยใช้ความคิด และการอภิปราย

เดโมคริตุสเสนอว่าโลกประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมากและแบ่งแยกไม่ได้ มีอยู่ชั่วนิรันดร์ เป็นเนื้อเดียวกันและอัดตัวไม่ได้ ซึ่ง พวกมันต่างกันแค่รูปร่างและขนาดมากกว่าฟังก์ชั่นภายใน

ตามแนวคิดของเดโมคริตุส คุณสมบัติของสสารถูกกำหนดโดยวิธีการที่อะตอมรวมตัวกัน นักปรัชญารุ่นหลังเช่น Epicurus ได้เพิ่มการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอะตอมในทฤษฎีนี้

แบบจำลองอะตอมของดาลตัน

แบบจำลองอะตอมทางวิทยาศาสตร์แบบแรกถือกำเนิดขึ้นในสาขาเคมี ซึ่งเสนอโดย John Dalton ในชื่อ "Atomic Postulate" ของเขา เขาเชื่อว่าทุกสิ่งเกิดจากปรมาณู แบ่งแยกไม่ได้และทำลายไม่ได้ แม้จะผ่านปฏิกิริยาทางเคมี

ดาลตันเสนอว่าอะตอมของธาตุเคมีชนิดเดียวกันมีค่าเท่ากัน มีมวลเท่ากัน และมีสมบัติเหมือนกัน ในทางกลับกัน, ได้คิดค้นแนวคิดของน้ำหนักอะตอมสัมพัทธ์ (น้ำหนักของแต่ละธาตุเทียบกับน้ำหนักของไฮโดรเจน) โดยเปรียบเทียบมวลของแต่ละธาตุกับมวลของไฮโดรเจน นอกจากนี้เขายังเสนอว่าอะตอมสามารถรวมกันเป็นสารประกอบได้

ทฤษฎีของดาลตันมีข้อบกพร่องบางประการ เขากล่าวว่าสารประกอบเกิดขึ้นจากจำนวนอะตอมของธาตุที่น้อยที่สุด ตัวอย่างเช่น จากข้อมูลของดาลตัน โมเลกุลของน้ำจะเป็น H2O ไม่ใช่ H2O ซึ่งเป็นสูตรที่ถูกต้อง ในทางกลับกัน มันบอกว่าองค์ประกอบที่เป็นก๊าซนั้นมีลักษณะเชิงเดี่ยวเสมอ ซึ่งเรารู้ว่าไม่เป็นความจริง

แบบจำลองอะตอมของลูอิส

หรือที่เรียกว่า "แบบจำลองอะตอมลูกบาศก์" ซึ่งลูอิสเสนอโครงสร้างอะตอมแบบกระจายรูปลูกบาศก์ โดยมีจุดยอดแปดจุดเป็นอิเล็กตรอน สิ่งนี้นำไปสู่ความก้าวหน้าในการศึกษาวาเลนซ์ของอะตอมและพันธะเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการปรับปรุงในปี 1919 โดย Irving Langmuirผู้เสนอ "ลูกบาศก์ออกเตตอะตอม"

การศึกษาเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับสิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่าแผนภาพลูอิส ซึ่งเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์มากในการอธิบายพันธะโควาเลนต์

ทอมสันอะตอมโมเดล

ในช่วงหลังของศตวรรษที่ XNUMX นักวิทยาศาสตร์ เจ. เจ. ทอมสัน ทำการทดลองกับรังสีแคโทดและเสนอแบบจำลองที่อะตอมเป็นทรงกลมที่มีประจุบวกคล้ายกับก้อนแป้ง และอิเล็กตรอนที่มีประจุลบกระจัดกระจายอยู่ข้างในนั้น เหมือนลูกเกดในพุดดิ้ง แบบจำลองนี้กลายเป็นที่รู้จักในชื่อ "แบบจำลองพุดดิ้งลูกเกด" และเป็นข้อเสนอแนะแรกของโครงสร้างภายในของอะตอม

แบบจำลองอะตอมรัทเธอร์ฟอร์ด

แบบจำลองของรัทเทอร์ฟอร์ดเกิดขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ XNUMX ในการทดลองที่มีชื่อเสียง รัทเทอร์ฟอร์ดใช้อนุภาคแอลฟายิงฟอยล์สีทองและพบว่าอนุภาคส่วนใหญ่ผ่านฟอยล์ แต่มีบางส่วนที่เบี่ยงออกไปอย่างเห็นได้ชัด สิ่งนี้นำไปสู่ รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอว่าอะตอมมีนิวเคลียสขนาดเล็ก หนาแน่น และมีประจุบวกที่ใจกลางในขณะที่อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสนี้ในระยะทางที่ไกลพอๆ กัน เช่น ดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์

แบบจำลองอะตอมของบอร์

ตามแบบจำลองของรัทเทอร์ฟอร์ด Niels Bohr เสนอในปี 1913 ว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นวงโคจรรอบนิวเคลียส วงโคจรเหล่านี้ถูกวัดปริมาณ ซึ่งหมายความว่ามีเพียงบางวงโคจรเท่านั้นที่ได้รับอนุญาต ในขณะที่บางวงไม่อนุญาต บอร์ยังพิสูจน์ว่าอิเล็กตรอนสามารถกระโดดไปมาระหว่างวงโคจรต่างๆ โดยการปล่อยหรือดูดซับพลังงานในรูปของโฟตอน ดังนั้นจึงอธิบายถึงการปล่อยและการดูดกลืนแสงโดยอะตอม

แบบจำลองอะตอมของซอมเมอร์เฟลด์ (ค.ศ. 1916)

แบบจำลองของซอมเมอร์เฟลด์มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ แบบจำลองนี้เสนอโดย Arnold Sommerfield เพื่อพยายามชดเชยข้อบกพร่องของแบบจำลอง Bohr

มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ การแก้ไขของเขารวมถึงการยืนยันว่าวงโคจรของอิเล็กตรอนเป็นวงกลมหรือวงรี อิเล็กตรอนมีกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กและมีระดับย่อยตั้งแต่สองระดับขึ้นไปโดยเริ่มจากระดับพลังงานที่สอง

แบบจำลองอะตอมของชโรดิงเงอร์

จากผลงานของ Bohr และ Sommerfeld Erwin Schrödinger เสนอการปฏิบัติต่ออิเล็กตรอนเป็นคลื่นสสาร ซึ่งทำให้สามารถตีความความน่าจะเป็นของฟังก์ชันคลื่นได้ในภายหลัง (ซึ่งอธิบายขนาดของความน่าจะเป็นในการค้นหาบุคคล) อวกาศ) โดย Max Born

ซึ่งหมายความว่า ด้วยหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก มีความเป็นไปได้ที่จะศึกษาตำแหน่งของอิเล็กตรอนหรือโมเมนตัมของมันในทางความน่าจะเป็น แต่ไม่ใช่ทั้งสองอย่าง. นี่คือแบบจำลองอะตอมในปัจจุบันในช่วงต้นทศวรรษ 2000 โดยมีการเพิ่มเติมบางส่วนในภายหลัง เรียกว่า "แบบจำลองคลื่นควอนตัม"

แบบจำลองอะตอมควอนตัม

แบบจำลองควอนตัมซึ่งพัฒนาขึ้นตลอดศตวรรษที่ XNUMX มีความซับซ้อนและเป็นปัจจุบันที่สุด มันขึ้นอยู่กับทฤษฎีของกลศาสตร์ควอนตัมและอธิบายอะตอมว่าเป็นเมฆความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนไม่เป็นไปตามวงโคจรที่แม่นยำ แต่ค่อนข้าง พวกมันถูกพบในพื้นที่ของอวกาศที่มีความเป็นไปได้สูงที่จะถูกพบ แบบจำลองนี้ช่วยให้เข้าใจอิเล็กตรอนและพฤติกรรมของอิเล็กตรอนได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น และได้เปิดประตูสู่ความก้าวหน้าทางเคมีและฟิสิกส์สมัยใหม่

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแบบจำลองอะตอมและประเภทของแบบจำลองที่มีอยู่ตลอดประวัติศาสตร์