Атомният модел на Томсън: характеристики, експерименти, постулати

Атомният модел на Томсън е признат в света за даване на първата светлина върху конфигурацията на протони и електрони в структурата на атома. Чрез това предложение Томсън предположи, че атомите са еднородни и съдържат положителен заряд по хомогенен начин, с произволни отлагания на електрони във всеки атом.

За да го опише, Томсън сравнява модела си с пудинга сливи. Това по-късно е използвано като алтернативно име на модела. Въпреки това, поради няколко несъответствия (теоретични и експериментални) относно разпределението на електрическите заряди в атома, моделът на Томсън е бил изхвърлен през 1911 г.

произход

Този атомен модел е предложен от английския учен Джоузеф Джон "Дж. Дж. Томсън" през 1904 г. с цел да обясни състава на атомите въз основа на познатите дотогава понятия.

Освен това Томсън е отговорен за откриването на електрона в края на 19-ти век. Заслужава да се отбележи, че атомният модел на Томсън беше предложен скоро след откриването на електрона, но преди да се знае съществуването на атомно ядро.

Следователно предложението се състои от разпръсната конфигурация на всички отрицателни заряди в атомната структура, която от своя страна е съставена от еднаква маса на положителния заряд.

функции

- Атомът има неутрален заряд.

- Има източник на положителен заряд, който неутрализира отрицателния заряд на електроните.

- Този положителен заряд е равномерно разпределен в атома.

- По думите на Томсън: "отрицателно електрифицираните корпускули" - т.е. електроните - се съдържат в еднаква маса на положителния заряд.

- Електроните могат да извлекат свободно вътре в атома.

- Електроните имат стабилни орбити, аргумент, базиран на Закона на Гаус. Ако електроните се движеха през положителната "маса", вътрешните сили в електроните бяха балансирани от положителния заряд, който автоматично се генерираше около орбитата.

Моделът на Томсън е известен в Англия като модел на пудинг за сливи, тъй като предложеното от Томсън електронно разпределение е подобно на разположението на сливите в този десерт.

Експерименти за разработване на модела

Thomson проведе няколко теста с електронно-лъчеви тръби, за да тества свойствата на субатомните частици и постави основите на своя модел. Катодно-лъчевите тръби са стъклени тръби, чието съдържание на въздух е изпразнено почти изцяло.

Тези тръби са електрифицирани с батерия, която поляризира тръбата, за да има край на отрицателен заряд (катод) и положителен заряд (анод).

Те са също така запечатани от двете страни и са подложени на високи нива на напрежение чрез електрификация на два електрода, поставени на катода на устройството. Чрез тази конфигурация се индуцира циркулация на лъча от частици от катода към анода на тръбата.

Катодни лъчи

Има произход на името на този тип инструменти, тъй като те се наричат ​​катодни лъчи поради точката на излизане на частиците вътре в тръбата. Чрез боядисване на анода на тръбата с материал като фосфор или олово, се генерира реакция в положителния край точно когато снопа от частици се сблъска с него.

В своите експерименти Томсън определя отклонението на лъча по пътя си от катода до анода. По-късно Томсън се опита да потвърди свойствата на тези частици: основно електрическия заряд и реакцията между тях.

Английският физик постави две електрически чинии с противоположен заряд на горния и долния край на тръбата. Благодарение на тази поляризация, лъчът се отклонява към положително заредената пластина, поставена в горната ограничител.

По този начин Томсън показа, че катодният лъч е съставен от отрицателно заредени частици, които поради противоположния им заряд са привлечени от положително заредената плака.

Еволюция в научните изследвания

Томсън е развил предположенията си и след това е поставил два магнита от двете страни на тръбата. Това включване също засяга някои отклонения на катодния лъч.

Анализирайки свързаното магнитно поле, Томсън е в състояние да определи съотношението маса-заряд на субатомни частици и открива, че масата на всяка субатомна частица е незначителна в сравнение с атомната маса.

Джей Джей Томсън създава устройство, което предхожда изобретението и съвършенството на сега известния като масспектрометър.

Това устройство извършва доста точно измерване на връзката между масата и заряда на йони, което дава изключително полезна информация за определяне състава на елементите, присъстващи в природата.

Повтаряне на експеримента

Томсън извършил същия експеримент в множество случаи, модифицирайки металите, които използвал за поставянето на електродите в тръбата с катод.

Накрая той установил, че свойствата на лъча остават постоянни, независимо от материала, използван за електродите. Това означава, че този фактор не е определящ за изпълнението на експеримента.

Проучванията на Томсън бяха много полезни за обяснение на молекулярната структура на някои вещества, както и за образуването на атомни връзки.

постулати

Моделът на Томсън съдържа в едно изявление благоприятните заключения на британския учен Джон Далтън за атомната структура и намеква за наличието на електрони във всеки атом.

В допълнение, Томсън също така е провел няколко изследвания на протоните в неоновия газ и по този начин е показал електрическата неутралност на атомите. Въпреки това, положителният заряд на атома беше предложен като еднаква маса, а не като частици.

Експериментът на Томсън с катодни лъчи дава възможност за представянето на следните научни постулати:

- Катодният лъч се състои от субатомни частици с отрицателен заряд. Томсън първоначално определя тези частици като "корпускули".

- Масата на всяка субатомна частица е само 0, 0005 пъти по-голяма от масата на водородния атом.

- Тези субатомни частици се намират във всички атоми на всички елементи на Земята.

- атомите са електрически неутрални; т.е. отрицателният заряд на "корпускулите" се приравнява с положителния заряд на протоните.

Спорен модел

Атомният модел на Томсън е много спорен в научната общност, тъй като противоречи на атомния модел на Далтън.

Последният постулира, че атомите са неделими единици, въпреки комбинациите, които могат да бъдат генерирани по време на химични реакции.

Следователно, Далтън не е предвидил съществуването на субатомни частици, подобни на електрони, в атомите.

Напротив, Томсън намери нов модел, който дава алтернативно обяснение за атомния и субатомния състав, след откриването на електрона.

Атомният модел на Томсън бързо бе разкрит от фамилията с популярния английски десерт "сливови пудинг". Масата на пудинга символизира цялостен поглед на атома, а сливите представляват всеки от електроните, които образуват атома.

ограничения

Моделът, предложен от Томсън, се радваше на голяма популярност и приемане по това време и служи като отправна точка за изследване на атомната структура и усъвършенстване на свързаните с нея детайли.

Най-голямата причина за приемането на модела беше колко добре се адаптира към наблюденията на експериментите с катодния лъч на Томсън.

Въпреки това, моделът има важни възможности за подобрение, за да обясни разпределението на електрическите заряди в атома, както положителните, така и отрицателните заряди.

Разследванията на Rutherfod

По-късно, през десетилетието на 1910 г., научното училище, водено от Томсън, продължи изследванията върху моделите на атомната структура.

Така Ернест Ръдърфорд, бивш ученик на Томсън, определи ограниченията на атомния модел на Томсън в компанията на британския физик Ернест Марсден и германския физик Ханс Гайгер.

Тримата учени проведоха няколко експеримента с алфа частици (α), т.е. йонизирани ядра от 4He молекули, без обкръжаващите ги електрони.

Този тип частици са съставени от два протона и два неутрона, поради което положителният заряд преобладава. Алфа частиците се произвеждат в ядрени реакции или чрез експерименти с радиоактивен разпад.

Ръдърфорд проектира схема, която позволява да се оцени поведението на алфа частиците при преминаване на твърди вещества, като например златни листове.

При анализа на пътя е установено, че някои частици са показали ъгъл на отклонение при проникване в златните листове. В други случаи се забелязва и леко отскачане на въздействащия елемент.

След проучванията с алфа частици, Rutherfod, Marsden и Geiger противоречаха на атомен модел на Thomson и вместо това предложиха нова атомна структура.

Ново предложение

Противопоставянето на Ръдърфорд и неговите колеги беше, че атомът е съставен от малко ядро ​​с висока плътност, в което около него са концентрирани положителни заряди и пръстен от електрони.

Откриването на атомното ядро ​​от Ръдърфорд донесе със себе си нов въздух за научната общност. Въпреки това, години по-късно този модел също беше отменен и заменен с атомния модел на Бор.

Интересни статии

Атомният модел на Шрьодингер.

Атомният модел на Бройл.

Атомният модел на Чадуик.

Атомният модел на Хайзенберг.

Атомният модел на Перин.

Атомният модел на Далтън.

Атомният модел на Дирак Йордания.

Атомният модел на Демокрит.

Атомният модел на Бор.