Ваш кошик порожній

Купити

Кількість: 0

Всього: 0,00

0

Розвиток теорій будови атома

Розвиток теорій будови атома

Огляд основних етапів та підходів у теорії будови атома.

Хімія

Ключові слова

атомна модель, Демокріт, Дальтон, Томсон, Резерфорд, Бор, Зоммерфельд, Гейзенберг, Шредінгер, ядро, електронна хмара, атомна структура, протон, електрон, нейтрон, елементарні частинки, атоми, збудження, спектр, квантова механіка, хімія

Пов'язані об'єкти

Сцени

Демокріт

Згідно з вченням Демокріта та його наставника Левкіппа, матерія складається з крихітних неподільних частинок, званих атомами. Атоми існують вічно: їх не можна ні знищити ні створити; вони можуть відрізнятися за розміром та формою і можуть з'єднуватися між собою за допомогою маленьких гачків.
Властивості атомів визначають особливості різних матеріалів. Наприклад, атоми з гачками, що показані в анімації, мають гіркий смак і є липкими. Солодкі ж атоми - маленькі та округлі. Тому вони можуть проникати у різні матеріали та змінювати їх смак.
Сьогодні ми знаємо, що ця наївна модель атома не є правильною. Однак, ця теорія має важливе значення в історії науки. Ще у 5-4 сторіччях до н. е. вона започаткувала поняття квантової природи матерії.

Дальтон

На думку англійського вченого Джона Дальтона, різні хімічні сполуки складаються з різних сумішей неподільних частинок - атомів. Атомна модель Дальтона, по суті, є покращеною версією теорії атома Демокріта. За цією теорією, агрегатний стан речовин залежить від відстані між атомами. І хоч пізніше й виявилося, що атоми не є неподільними: Дальтон припустив їх існування і вже цим вніс значний вклад в розвиток науки.

Томсон

В кінці 19-го віку стало зрозуміло, що теорія неподільності атома не має наукової підтримки. Англійський фізик Джозеф Джон Томсон висловив припущення, що позитивний заряд атома є рівномірно розподіленим в його об'ємі та нейтралізується електронами, вкрапленими у нього на однаковій відстані один від одного.
В результаті проведення кількох дослідів він прийшов до висновку, що електрони можуть бути вилучені з атомів будь-якого елементу, таким чином всі атоми містять електрони. Оскільки атоми електрично нейтральні, вчений припустив, що негативно заряджені електрони вкраплені в позитивно заряджену речовину. Модель Томсона називається "пудинг з родзинками", оскільки атом нагадував вченому пудинг, на поверхні якого розсипані родзинки.

Резерфорд

У своїх дослідах Ернест Резерфорд використовував золоту фольгу, яку бомбардували позитивно заряджені альфа-частинки, тобто ядра гелію. Більшість альфа-частинок безперешкодно пройшло крізь тонку золоту фольгу, але деякі з них різко відхилилися від первісного напрямку руху, а частина взагалі відлетіла назад.
Якщо би модель атома Томсона була правильною, то альфа-частинки мали би пройти через метал без зміни напрямку, а лише сповільнили би свій рух. Отриманий результат експерименту був можливий тільки у тому випадку, якщо переважна більшість атомів золота збереться в досить невеликому відрізку простору.
Грунтуючись на отриманих результатах, у 1911 році Ернест Резерфорд запропонував ядерну (планетарну) модель атома: атом складається з позитивно зарядженого ядра, дуже малого за розмірами, в якому зосереджена майже вся його маса. Навколо ядра обертаються електрони, як планети навколо сонця. Внаслідок обертання електрона навколо ядра виникає відцентрова сила, яку врівноважують сили електростатичного притягання негативно зарядженого електрона до позитивно зарядженого ядра.

Бор

Запропонована Резерфордом ядерна модель атома суперечила лінійчастим спектрам атомів елементів, оскільки, обертаючись навколо ядра і безперервно випромінюючи електромагнітні хвилі, електрон повинен утворювати суцільний спектр випромінювання.
У 1913 році датський фізик Нільс Бор пояснив походження лінійчастих спектрів випромінювання атомів. Він застосував до планетарної теорії будови атома положення квантової механіки про дискретність електромагнітного випромінювання — енергія випромінюється певними порціями, які називають фотонами або квантами. Теорія будови атома водню Нільса Бора базується на постулатах, згідно з якими: коли електрон обертається навколо ядра, то він знаходиться на стаціонарних орбітах і не випромінює енергії; при переході з однієї орбіти на іншу електрон поглинає або випромінює квант енергії. Квант енергії поглинається при збудженні атома, внаслідок чого електрон переходить з ближньої до ядра орбіти на більш віддалену, і навпаки, при переході електрона з дальньої на ближню орбіту він випромінює квант енергії. Оскільки кожен стрибок електрона обов'язково супроводжується випусканням або поглинанням енергії, то спектри випромінювання і поглинання атомів не є суцільними.

Зоммерфельд

У 1920 Арнольд Зоммерфельд опублікував оновлену версію теорії атомної моделі Бора, яку також називають моделлю Бора - Зоммерфельда. У цій моделі атома електрони здатні обертатися навколо ядра по стаціонарним орбітах, що можуть мати також і форму еліпса.

Гейзенберг, Шредінгер

  • X
  • Y
  • Z

Модель Гейзенберга - Шредінгера називається квантово-механічною моделлю атома. Згідно із законами класичної механіки, для будь-якого мак-рооб'єкту можна одночасно визначити положення частинки в будь-який час та її масу, а для хвильового процесу — довжину хвилі та швидкість її поширення. Для мікрочастинок — електронів, молекул, атомів, як довів у 1927 році німецький фізик Гейзенберг, внаслідок їх корпускулярно-хвильової двоїстості неможливо одночасно визначити положення частинки та її швидкість. Електронну оболонку атома можна зобразити у вигляді електронної хмари. Електронна хмара зображається щільнішою в областях з найбільш ймовірним місцем виявлення електрона.
Існують орбіталі різних видів: s-орбіталі (сферичної форми), p-орбіталі (схожі на веретено або на об'ємні вісімки), а також d- і f-орбіталі ще більш складної форми. Вони окреслюють область у якій є ймовірність знайти s-, p-, d- або f-електрони саме в тому місці електронної хмари, яке обмежене цими фігурами.

Голосовий супровід

Пов'язані об'єкти

Утворення молекули водню

У молекулі водню між атомами Гідрогену існує ковалентний зв'язок.

Структура молекули азоту

Анімація демонструє структуру молекули азоту (нітрогену). Сигма-зв'язок і два пі-зв'язки з'єднують атоми азоту.

Атомні орбіталі кальцію

Анімація електронної конфігурації атома кальцію.

Ковалентні зв'язки у молекулах бензолу

У бензолі між атомами вуглецю діють сигма-зв'язки та делокалізовані пі-зв'язки.

Елементарні частинки

Матерія складається з кварків та лептонів, а за взаємодію між частинками відповідають бозони.

Прозорість

Ця анімація пояснює прозорість і непрозорість, принцип радіографії та світло-поглинаючі властивості матеріалів.

Ланцюгова реакція

Енергію, яка виділяється в процесі розщеплення атомних ядер, можна використовувати як у мирних, так і у воєнних цілях.

Як працює електронний мікроскоп?

Ця анімація демонструє структуру та роботу електронних мікроскопів.

Експеримент Резерфорда

Експеримент Резерфорд довів існування позитивно заряджених атомних ядер. Результати привели до розробки нової моделі атома.

Радіоактивність

Спонтанне перетворення одних ядер в інші, яке супроводжується випромінюванням різних частинок, отримало назву радіоактивність.

Розвиток небесної механіки

Анімацію присвячено видатним астрономам та фізикам, чиї досягнення змінили наші уявлення про Всесвіт.

Лабораторія Марії Кюрі

Марі Кюрі, єдина людина, що отримала Нобелівську премію у двох різних галузях науки та є найвідомішою жінкою в історії науки.

Фізики, котрі змінили світ

Ці вчені зробили величезний внесок у розвиток фізики як науки.

Сахароза (буряковий цукор) (C₁₂H₂₂O₁₁)

У побуті сахарозу називають цукром. Це біла речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді.

Сили

Анімація показує, як сили діють на візок з колесами або полозами (санчатами).

Added to your cart.