Thomsoni omaduste aatomi mudel, katsed, postulaadid

The Thomsoni aatomi mudel tunnustati maailmas, et anda esimene valgus prootonite ja elektronide konfiguratsioonile aatomi struktuuris. Selle ettepaneku kaudu tegi Thomson ettepaneku, et aatomid oleksid ühtsed ja sisaldasid positiivset laengut homogeensel viisil, kusjuures iga aatomi sees olid juhuslikud elektronid..

Selle kirjeldamiseks võrdles Thomson oma mudelit ploomipudeliga. Seda mudelit kasutati hiljem mudeli alternatiivse nimena. Kuid kuna mitmed vastuolud (teoreetilised ja eksperimentaalsed) on seotud elektriliste laengute jaotumisega aatomi sees, visati Thomsoni mudel 1911. aastal ära.

Indeks

• 1 Päritolu
• 2 Omadused
• 3 Eksperimendid mudeli arendamiseks
  • 3.1 Katoodkiired
  • 3.2 Uurimise areng
  • 3.3 Katse kordamine
• 4 Postuleerib
• 5 Vastuoluline mudel
• 6 Piirangud
  • 6.1 Rutherfodi uurimine
  • 6.2 Uus ettepanek
• 7 Huvitavad artiklid
• 8 Viited

Päritolu

Selle aatomimudeli tegi 1904. aastal inglise keele teadlane Joseph John "J.J." Thomson, mille eesmärk oli selgitada aatomite koosseisu, mis põhines mõtetel, millest me seni teadsime..

Lisaks vastutas Thomson elektroni avastamise eest 19. sajandi lõpus. Väärib märkimist, et Thomsoni aatomi mudelit pakuti varsti pärast elektroni avastamist, kuid enne kui ta teadis aatomituuma olemasolu.

Seetõttu seisnes ettepanekus kõigi aatomistruktuuri negatiivsete laengute hajutatud konfiguratsioon, mis koosnes ühtlase positiivse laengu massist..

Omadused

- Aatomil on neutraalne laeng.

- On positiivse laengu allikas, mis neutraliseerib elektronide negatiivse laengu.

- See positiivne laeng on aatomis ühtlaselt jaotunud.

- Thomsoni sõnades on "negatiivselt elektrifitseeritud korpused", st elektronid, ühtsesse positiivse laengu massi..

- Elektronid võivad aatomi sees vabalt saada.

- Elektronidel oli stabiilsed orbiidid, argument, mis põhineb Gauss'i seadusel. Kui elektronid liiguvad läbi positiivse "massi", tasakaalustasid elektronide sisemised jõud positiivse laenguga, mis genereeriti automaatselt orbiidi ümber.

- Thomsoni mudelit tuntakse Inglismaal populaarselt ploomi pudingina, kuna Thomsoni pakutud elektronide jaotus oli sarnane ploomide paigutamisega mainitud magustoidus..

Eksperimendid mudeli arendamiseks

Thomson viis läbi katoodkiiretorudega mitmeid katseid, et testida subatoomiliste osakeste omadusi ja panna oma mudeli alused. Katoodkiiretorud on klaasist torud, mille õhu sisaldus on peaaegu täielikult tühjendatud.

Need torud elektrifitseeritakse akuga, mis polariseerib toru negatiivse laengu otsa (katoodi) ja positiivselt laetud otsaga (anood)..

Samuti on need mõlemalt poolt suletud ja neile rakendatakse kõrgepinge tasemeid, kui elektrifitseeritakse kaks elektroodi, mis on paigutatud seadme katoodile. See konfiguratsioon indutseerib osakeste kiirte tsirkulatsiooni katoodist toru anoodile.

Katoodkiired

Sellist tüüpi tööriistade nimi on pärit, sest neid kutsutakse katoodkiirgusteks, kuna osakeste sisemus on toru sees. Toru anoodi värvimisel sellise materjaliga nagu fosfor või plii tekib positiivne ots reaktsioon, kui osakeste tala sellega kokku puutub.

Oma katsetes määras Thomson valguskiire kõrvalekalde katoodilt anoodile. Hiljem püüdis Thomson kinnitada nende osakeste omadusi: põhiliselt elektrilaeng ja nende vaheline reaktsioon.

Inglise füüsik paigutas kaks ülemise ja alumise otsa vastassuunalise laenguga elektriplaati. Selle polariseerumise tõttu suunati tala positiivselt laetud plaadi suunas, mis asetati ülemisele otsale.

Sel viisil näitas Thomson, et katoodkiir koosnes negatiivselt laetud osakestest, mis oma vastupidise laengu tõttu meelitasid positiivselt laetud plaadi poole..

Teadusuuringute areng

Thomson arenes välja oma eeldused ning pärast seda leidis kaks magnetit toru mõlemale küljele. See inkorporeerimine mõjutas ka mõningaid katoodkiirte kõrvalekaldeid.

Seoses sellega seotud magnetvälja analüüsimisega suutis Thomson määrata subatoomiliste osakeste mass-laengu suhe ja avastas, et iga subatomaatilise osakese mass oli aatomimassiga võrreldes tühine..

J.J. Thomson lõi seadme, mis eelnes leiutisele ja mida nüüd nimetatakse mass-spektromeetriks.

See seade mõõdab üsna täpselt ioonide massi ja laengu vahelist suhet, mis annab äärmiselt kasuliku informatsiooni looduses esinevate elementide koostise määramiseks..

Katse kordamine

Thomson tegi sama katse korduvalt, muutes metalle, mida ta elektroodide paigutamiseks katoodkiiretorusse kasutas.

Lõpuks otsustas ta, et tala omadused jäid konstantseks, sõltumata elektroodide materjalist. See tähendab, et see tegur ei olnud katse teostamisel määrav.

Thomsoni uuringud olid väga kasulikud, et selgitada mõnede ainete molekulaarset struktuuri ning aatomite sidemeid.

Postuleerib

Thomsoni mudel ühendas ühe avalduse Briti teadlase John Daltoni positiivsed järeldused aatomistruktuuri kohta ja viitasid elektronide kohalolekule iga aatomi kohta..

Lisaks viis Thomson läbi mitmed uuringud neoongaaside prootonite kohta ja demonstreeris seega aatomite elektrilist neutraalsust. Siiski pakuti aatomi positiivset laengut ühtse massina ja mitte osakestena.

Thomsoni katoodkiirguse katse võimaldas avaldada järgmisi teaduslikke postulaate:

- Katoodi kiirguse moodustavad negatiivse laenguga subatoomilised osakesed. Thomson määratles need osakesed esialgu "korpuseks"..

- Iga subatoomilise osakese mass on vaid 0,0005 korda suurem kui vesinikuaatom.

- Need subatoomilised osakesed leiduvad kõigis Maa kõigi elementide aatomites.

- Aatomid on elektriliselt neutraalsed; see tähendab, et "korpuse" negatiivne laeng on võrdne prootonite positiivse laenguga.

Vastuoluline mudel

Thomsoni aatomi mudel oli teadusringkondades väga vastuoluline, kuna see oli vastuolus Daltoni aatomi mudeliga.

Viimane väitis, et aatomid on jagamatud ühikud, vaatamata keemilistes reaktsioonides tekkivatele kombinatsioonidele.

Seega ei mõelnud Dalton aatomites subatoomiliste osakeste - näiteks elektronide - olemasolu.

Seevastu leidis Thomson uudse mudeli, mis andis pärast elektroni avastamist alternatiivse selgituse aatomi ja subatomi koostisest..

Thomsoni aatomi mudel ilmnes kiiresti sama populaarse inglise magustoidu "ploomi pudingiga". Pudingi mass sümboliseerib aatomi terviklikku vaadet ja ploomid esindavad iga aatomit moodustavat elektroni.

Piirangud

Thomsoni soovitatud mudel oli sel ajal suur populaarsus ja aktsepteerimine ning see oli alguspunkt aatomistruktuuri uurimiseks ja sellega seotud üksikasjade täpsustamiseks.

Mudeli aktsepteerimise peamiseks põhjuseks oli see, kui hästi see oli kohandatud Thomsoni katoodkiirguskatsete tähelepanekutele.

Siiski oli mudelil olulised arenguvõimalused, et selgitada elektriliste laengute jaotumist aatomi sees, nii positiivseid kui ka negatiivseid laenguid.

Rutherfodi uurimine

Hiljem, 1910. aasta kümnendil, jätkas Thomsoni juhitud teaduskool aatomistruktuuri mudelite uurimist.

Nii määras endine Thomsoni õpilane Ernest Rutherford Thomsoni aatomi mudeli piirangud Briti füüsiku Ernest Marsdeni ja saksa füüsiku Hans Geigeri ettevõttes..

Teadlaste trio viis läbi mitmeid eksperimente alfa (α) osakestega, st 4He molekulide ioniseeritud tuumadega, ilma et nende ümbrus oleks elektroni kaas.

Seda tüüpi osakesi koosnevad kahest prootonist ja kahest neutronist, mistõttu domineerib positiivne laeng. Alfaosakesed tekivad tuumareaktsioonides või radioaktiivse lagunemise katsetes.

Rutherford kavandas korralduse, mis võimaldas hinnata aatomiosakeste käitumist tahkete ainete, näiteks kuldlehtede ületamisel..

Tee analüüsil tuvastati, et mõned osakesed näitasid kuldlehtedesse tungimisel kõrvalekaldenurka. Muudel juhtudel tajuti ka löökelemendil kerget põrgatust.

Pärast alfa-osakeste uurimist olid Rutherfod, Marsden ja Geiger vastuolus Thomsoni aatomi mudeliga ja tegid selle asemel uue aatomistruktuuri..

Uus ettepanek

Rutherfordi ja tema kolleegide vastulause oli see, et aatom koosnes väikestest suure tihedusega tuumadest, kus selle ümber koondusid positiivsed laengud ja elektronide ring..

Rutherfordi aatomituuma avastamine tõi teadlasele uue õhu. Kuid aastaid hiljem see mudel tühistati ja asendati Bohri aatomi mudeliga.

Huvitavad artiklid

Schrödingeri aatomimudel.

Broglie aatomi mudel.

Chadwicki aatomimudel.

Heisenbergi aatomimudel.

Perrini aatomi mudel.

Daltoni aatomimudel.

Dirac Jordani aatomimudel.

Demokraatide aatomi mudel.

Bohri aatomimudel.

Viited

1. Elektroni ja tuuma avastamine (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: khanacademy.org
2. J.J. Thomsoni Atomiteooria ja biograafia (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: thinkco.com
3. Kaasaegne aatomiteooria: mudelid (2007). Välja otsitud aadressilt: abcte.org
4. Thomsoni aatomi mudel (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Välja otsitud andmebaasist: britannica.com
5. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Thomsoni aatomimudel. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
6. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Ploomi puding mudel. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org