Thomsonin ominaisuuksien atomi-malli, kokeet, postulaatit

Thomsonin atomimalli tunnustettiin maailmassa antamaan ensimmäisen valon protonien ja elektronien kokoonpanosta atomin rakenteessa. Tämän ehdotuksen myötä Thomson ehdotti, että atomit olisivat yhtenäiset ja sisälsivät positiivisen varauksen homogeenisella tavalla, ja että jokaisen atomin sisällä oli satunnaisia ​​elektroneja..

Sen kuvaamiseksi Thomson vertoi malliaan luumujauhoon. Tätä vertausta käytettiin myöhemmin mallin vaihtoehtoisena nimellä. Kuitenkin monien epäjohdonmukaisuuksien (teoreettisten ja kokeellisten) vuoksi atomien sisällä tapahtuneiden sähkövarojen jakautumisesta Thomsonin malli hylättiin vuonna 1911.

indeksi

• 1 Alkuperä
• 2 Ominaisuudet
• 3 Kokemukset mallin kehittämiseksi
  • 3.1 Katodiraidat
  • 3.2 Tutkimuksen kehitys
  • 3.3 Kokeen toistaminen
• 4 Postulaatit
• 5 Kiistanalainen malli
• 6 Rajoitukset
  • 6.1 Rutherfodin tutkimukset
  • 6.2 Uusi ehdotus
• 7 Kiinnostavat artikkelit
• 8 Viitteet

alkuperä

Tätä atomimallia ehdotti englantilainen tiedemies Joseph John "J.J." Thomson vuonna 1904, jonka tarkoituksena oli selittää atomien koostumus niiden käsitteiden pohjalta, joista meillä oli tietämys siihen mennessä.

Lisäksi Thomson vastasi elektronin löytämisestä 1800-luvun lopulla. On syytä huomata, että Thomsonin atomimalli ehdotettiin pian elektronin löytämisen jälkeen, mutta ennen kuin hän tunsi atomin ytimen olemassaolon.

Siksi ehdotus koostui hajautetusta kokoonpanosta kaikista negatiivisista varauksista atomirakenteessa, joka puolestaan ​​koostui yhtenäisestä positiivisen varauksen massasta..

piirteet

- Atomilla on neutraali varaus.

- On olemassa positiivisen varauksen lähde, joka neutraloi elektronien negatiivisen varauksen.

- Tämä positiivinen varaus jakautuu tasaisesti atomiin.

- Thomsonin sanoissa "negatiivisesti sähköistetyt solut" eli elektronit sisältyvät yhtenäisen positiivisen varauksen massaan..

- Elektronit voisivat saada vapaasti atomin sisällä.

- Elektroneilla oli vakaat kiertoradat, argumentti, joka perustui Gaussin lakiin. Jos elektronit siirtyivät positiivisen "massan" läpi, elektronien sisäiset voimat tasapainotettiin positiivisella varauksella, joka generoitiin automaattisesti kiertoradan ympärille.

- Thomsonin malli tunnetaan yleisesti Englannissa pruunipudun mallina, koska Thomsonin ehdottama elektronin jakauma oli samanlainen kuin luumujen sijoitus mainitussa jälkiruoassa.

Kokeet mallin kehittämiseksi

Thomson suoritti useita testejä katodisädeputkilla subatomisten hiukkasten ominaisuuksien testaamiseksi ja mallin perustaksi. Katodisädeputket ovat lasiputkia, joiden ilmapitoisuus on tyhjennetty lähes kokonaan.

Nämä putket sähköistetään akulla, joka polarisoi putken negatiiviseen varauspäätteeseen (katodi) ja positiivisesti varautuneeseen päähän (anodi).

Ne on myös suljettu molemmilta puolilta ja ne altistuvat suurille jännitetasoille sähköistämällä kaksi elektrodia, jotka on sijoitettu laitteen katodiin. Tämä konfiguraatio indusoi hiukkaspalkin kiertoa katodista putken anodiin.

Katodiraidat

Tämäntyyppisten työkalujen nimi on peräisin, koska niitä kutsutaan katodisäteiksi, koska putken sisällä olevat hiukkaset poistuvat. Maalattamalla putken anodi materiaalilla, kuten fosforilla tai lyijyllä, syntyy reaktio positiivisessa päässä juuri silloin, kun hiukkaspalkki törmää sen kanssa.

Kokeissaan Thomson määritteli säteen poikkeaman polulta katodista anodiin. Myöhemmin Thomson yritti vahvistaa näiden hiukkasten ominaisuudet: pohjimmiltaan sähkövaraus ja niiden välinen reaktio.

Englantilainen fyysikko sijoitti kaksi sähkölevyä vastakkaisella latauksella putken ylä- ja alapäähän. Tämän polarisaation takia palkki suunnattiin kohti positiivisesti varautunutta levyä, joka asetettiin yläpäähän.

Tällä tavoin Thomson osoitti, että katodisäde koostui negatiivisesti varautuneista hiukkasista, jotka vastakkaisen varauksensa vuoksi vetivät kohti positiivisesti varautunutta levyä.

Tutkimuksen kehitys

Thomson kehitti olettamuksensa ja sijoitti sen jälkeen kaksi magneettia putken molemmille puolille. Tämä liittyminen vaikutti myös eräisiin katodisäteen poikkeamiin.

Analysoimalla siihen liittyvä magneettikenttä, Thomson pystyi määrittämään subatomisia hiukkasia massan ja varauksen suhteen ja havaitsivat, että kunkin subatomisen hiukkasen massa oli vähäpätöinen verrattuna atomimassaan..

J. J. Thomson loi laitteen, joka edelsi keksintöä ja täydentää sitä, mitä nyt kutsutaan massaspektrometriksi.

Tämä laite suorittaa melko tarkan mittauksen ionien massan ja varauksen välisestä suhteesta, mikä tuottaa erittäin hyödyllistä tietoa luonnossa esiintyvien elementtien koostumuksen määrittämiseksi..

Toista kokeilu

Thomson suoritti saman kokeilun useaan otteeseen muuttamalla metalleja, joita hän käytti elektrodien sijoittamiseen katodisädeputkeen.

Lopuksi hän totesi, että säteen ominaisuudet pysyivät vakioina riippumatta elektrodeissa käytetystä materiaalista. Toisin sanoen tämä tekijä ei ollut ratkaiseva kokeilun suorittamisessa.

Thomsonin tutkimukset olivat erittäin hyödyllisiä selittämään joidenkin aineiden molekyylirakennetta sekä atomisidosten muodostumista.

postulaatit

Thomsonin malli toi yhteen lausuntoon brittiläisen tiedemiehen John Daltonin myönteiset päätelmät atomirakenteesta ja viittasi elektronien läsnäoloon jokaisessa atomissa.

Lisäksi Thomson teki myös useita tutkimuksia neonikaasun protoneista ja osoitti siten atomien sähköisen neutraalisuuden. Aatomin positiivinen varaus ehdotettiin kuitenkin yhtenäisenä massana eikä hiukkasina.

Thomsonin kokeilu katodisäteillä mahdollisti seuraavat tieteelliset postulaatit:

- Katodisädettä muodostavat negatiivisen varauksen subatomiset hiukkaset. Thomson määritteli aluksi nämä hiukkaset "verisuoniksi".

- Kunkin subatomisen hiukkasen massa on vain 0,0005 kertaa vetyatomin massa.

- Nämä subatomiset hiukkaset löytyvät kaikista maan kaikkien elementtien atomista.

- Atomit ovat sähköisesti neutraaleja; toisin sanoen "verisuonien" negatiivinen varaus rinnastetaan protonien positiiviseen varaukseen.

Kiistanalainen malli

Thomsonin atomimalli osoittautui tieteellisessä yhteisössä erittäin kiistanalaiseksi, koska se oli ristiriidassa Daltonin atomimallin kanssa.

Jälkimmäinen väitti, että atomit olivat jakamattomia yksiköitä huolimatta yhdistelmistä, jotka voivat syntyä kemiallisten reaktioiden aikana.

Dalton ei siis miettinyt subatomisten hiukkasten, kuten elektronien, olemassaoloa atomeissa.

Sitä vastoin Thomson löysi uuden mallin, joka tarjosi vaihtoehtoisen selityksen atomi- ja subatomisesta koostumuksesta elektronin löytämisen jälkeen..

Thomsonin atomimalli paljastui nopeasti samanlaisella suosituilla englantilaisilla jälkiruoka "luumujauhoilla". Mausteen symboli symboloi yhtenäistä näkymää atomista ja luumut edustavat kutakin atomia muodostavaa elektronia.

rajoituksia

Thomsonin ehdottama malli oli tuolloin erittäin suosittu ja hyväksynyt, ja se toimi lähtökohtana atomirakenteen tutkimiseksi ja siihen liittyvien yksityiskohtien hienosäätöön.

Tärkein syy mallin hyväksymiseen oli se, kuinka hyvin se mukautui Thomsonin katodisädekokeiden havaintoihin.

Mallilla oli kuitenkin merkittäviä parannusvaihtoehtoja, jotta selitettäisiin sähkövarausjen jakautuminen atomin sisällä sekä positiivisia että negatiivisia latauksia.

Rutherfodin tutkimukset

Myöhemmin, 1910-luvulla, Thomsonin johtama tieteellinen koulu jatkoi atomirakenteen mallien tutkimuksia.

Näin Ermen Rutherford, entinen Thomsonin opiskelija, määritteli Thomsonin atomimallin rajoitukset brittiläisen fyysikon Ernest Marsdenin ja saksalaisen fyysikon Hans Geigerin yrityksessä..

Tutkijoiden trio suoritti useita kokeita alfa (α) -hiukkasilla, ts. 4He-molekyylien ionisoituneilla ytimillä ilman elektronikantta niiden ympärillä.

Tämäntyyppiset hiukkaset koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista, minkä vuoksi positiivinen varaus on vallitseva. Alfa-hiukkaset tuotetaan ydinreaktioissa tai kokeilla radioaktiivisella hajoamisella.

Rutherford suunnitteli järjestelyn, jonka avulla voidaan arvioida alfa-hiukkasten käyttäytymistä ylittäessään kiinteitä aineita, kuten esimerkiksi kulta-arkkeja.

Polkuanalyysissä havaittiin, että jotkut hiukkaset esittivät poikkeaman kulman läpäisemällä kulta-arkit. Muissa tapauksissa iskuelementissä havaittiin myös pieni heijastus.

Alfa-hiukkasilla tehtyjen tutkimusten jälkeen Rutherfod, Marsden ja Geiger olivat ristiriidassa Thomsonin atomimallin kanssa ja ehdottivat sen sijaan uutta atomirakennetta.

Uusi ehdotus

Rutherfordin ja hänen kollegoidensa vastaehdotuksena oli, että atomi koostui pienestä, tiheästä ytimestä, jossa positiiviset varaukset ja elektronien rengas keskittyivät sen ympärille..

Rutherfordin atomiydin löytäminen toi mukanaan uuden ilmapiirin tiedeyhteisölle. Vuosia myöhemmin tämä malli kuitenkin peruutettiin ja korvattiin Bohr-atomimallilla.

Kiinnostavat artikkelit

Schrödingerin atomimalli.

Broglie-atomin atomi-malli.

Chadwickin atomi-malli.

Heisenbergin atomi-malli.

Perrinin atomi-malli.

Daltonin atomimalli.

Dirac Jordanin atomimalli.

Demokraatin atomi-malli.

Bohrin atomi-malli.

viittaukset

1. Elektronin ja ytimen löytäminen (s.f.). Haettu osoitteesta: khanacademy.org
2. J. J. Thomson Atomic Theory ja biography (s.f.). Haettu osoitteesta thinkco.com
3. Moderni atomiteoria: mallit (2007). Haettu osoitteesta abcte.org
4. Thomsonin atomimalli (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Haettu osoitteesta britannica.com
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Thomsonin atomimalli. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Plum pudding malli. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org