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原子模型の発達

原子模型の発達

原子構造に関する主な段階の理論の歴史について紹介します。

化学

キーワード

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関連のエクストラ

シーン

デモクリトス

デモクリトスと師であるレウキッポスによると、物質は原子と呼ばれる目で見えなくて、分割できない粒子で構成されています。彼らのモデルによると、原子は永遠に存在する物:破壊しないし、新しく形成されません。原子がいろいろなサイズと形があり、小さな鉤で互いにくっついています。原子の特性は物質の特徴を定義します。例えば、アニメーションに表示される鉤を持つ原子で構成される物質は苦くてくっつきやすいです。甘い物質の原子は小さくて丸いです。甘い物質の原子は他の物質に入りやすいので、他の物質の味を変えられます。

現在はこのモデルが間違っていると知られているが、科学史の面で重要な考えと認められています。なぜならば、紀元前5-4世紀頃、物質の不継続で、量子化された考えが出現しました。

ドルトン

イギリスの科学者であるジョーン・ドルトンによると、混合物は様々な原子の組合せでできています。原子は不可分で、肉眼で見えない小さな球体と考えました。彼が想像したモデルは基本的にデモクリトスのモデルを基にして発展させたモデルでした。ドルトンによると、物質の状態は原子の間の距離に変わります。原子が不可分ではないとすでに分かっているが、原子の存在の理論が正しかったです。

トムソン

19世紀の終わりごろ、原子の不可分性に関する理論が正しくないと明らかにされていました。世紀の変わり目に、イギリスの物理学者であるジョセフ・ジョン・トムソンは陰極線が負の電荷を持つ粒子で構成されると気づいて、電子の存在を証明しました。様々な実験をして、すべての原子に電子が含まれていると発見しました。原子が電気的に中性であるので、彼は負電荷を持つ電子は正電荷の物質に取り込まれていると推定しました。この特徴的なモデルはブドウパンモデル、またはプラムプディングモデルとも呼ばれています。

ラザフォード

アーネスト・ラザフォードの実験で、金の薄い箔を正電荷を持つヘリウムの原子核で構成されるアルファ線を当たりました。アルファ粒子の大分は金箔を真直ぐ通りましたが、一部は通り道が変わり、他の一部は反射されました。もしトムソンのモデルが正しかったら、アルファ粒子は少し遅くなり、真直ぐ金箔を通るはずでした。得た結果を見て、金の原子核の質量の大分は比較的に小さな空間に集中されると考察されました。ラザフォードは1911年に提唱したモデルによると、正電荷を持つ原子核の周りに電子が飛び回っています。原子核の直径は原子の直径の一万分の一と思われた。

ボーア

ラザフォードの原子模型は物理的な矛盾を持っていました:原子核の周りに円運動をする電子は常にエネルギーを失って、原子核に引き寄せられてしまって、原子が崩壊するはずでした。この矛盾を解除するためにボーア模型が必要でした。この問題は1913年にデンマーク出身の物理学者、ニールス・ボーアに解除されました。彼は電子は原子核の周りに規定された軌道でのみ円運動します。このため、電子が原子核の近寄らないが、ある軌道から他の軌道を移ることが可能です。電子は光子のエネルギーを受け入れると、電子が誘発されて原子核から離れている軌道の方に移ります。電子が光子を放出してエネルギーを失うとき、原子核に近い方に軌道に移ります。電子が移るための光子を受け取ったり、放出したりすることができるので、原子の発光スペクトルと吸収スペクトルは断続的ではありません。これは水素原子の実験結果と一致しています。

サマーフィールド

ゾンマーフェルトはボーアの原子模型を改良して、1920年にボーア・ゾンマーフェルトモデルとして提唱されました。この原子模型において、電子は原子核の周りの規定された軌道でのみ運動できます。起動の形として楕円形もあり得ます。

ハイゼンベルグ シュレーディンガー

  • X
  • Y
  • Z

ハイゼンベルグ・シュレーディンガーモデルは原子の量子力学的模型とも呼ばれています。量子力学によると、これらの粒子は正確な位置がある球体ではありません。電子殻は電子雲として想像します。電子雲のある場所で、電子の存在の確率が決められています。原子内に原子軌道が含まれていて、その中にも特定な形があるs、p、d、f軌道が含まれています。現在の宇宙の構造と作動に関する知識によると、この原子模型が一番正確です。

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