- Mô hình nguyên tử là gì?
- Mô hình nguyên tử của Democritus (450 TCN)
- Mô hình nguyên tử của Dalton (1803 SCN)
- Mô hình nguyên tử của Lewis (1902 SCN)
- Mô hình nguyên tử của Thomson (1904 sau Công nguyên)
- Mô hình nguyên tử của Rutherford (1911 SCN)
- Mô hình nguyên tử của Bohr (năm 1913 sau Công nguyên)
- Mô hình nguyên tử của Sommerfeld (năm 1916 sau Công nguyên)
- Mô hình nguyên tử của Schrödinger (1926 SCN)
Chúng tôi giải thích các mô hình nguyên tử là gì và chúng đã phát triển như thế nào, từ thời cổ đại đến thời hiện đại.
Những mô hình này tìm cách giải thích về cơ bản vật chất được làm bằng gì.Mô hình nguyên tử là gì?
Các mô hình nguyên tử được biết đến như là các biểu diễn đồ họa khác nhau của kết cấu và hoạt động của nguyên tử. Các mô hình nguyên tử đã được phát triển trong suốt lịch sử của nhân loại từ những ý tưởng mà ở mỗi thời đại đã được xử lý liên quan đến thành phần của vấn đề.
Các mô hình nguyên tử đầu tiên có từ thời cổ đại cổ điển, khi các nhà triết học và nhà tự nhiên học mạo hiểm suy nghĩ và suy luận về cấu tạo của những thứ tồn tại, tức là của vật chất.
Mô hình nguyên tử của Democritus (450 TCN)
"Lý thuyết nguyên tử của vũ trụ" được tạo ra bởi nhà triết học người Hy Lạp Democritus cùng với người cố vấn của ông, Leucippus. Tại thời điểm đó hiểu biết đã không đạt được thông qua thử nghiệm, nhưng thông qua lý luận logic, dựa trên việc xây dựng và thảo luận các ý tưởng.
Democritus đề xuất rằng thế giới được tạo thành từ các hạt rất nhỏ và không thể phân chia, sự tồn tại vĩnh cửu, đồng nhất và không thể nén được, có sự khác biệt duy nhất về hình dạng và kích thước, không bao giờ có chức năng bên trong. Chúng tôi vật rất nhỏ họ đã được rửa tội là "nguyên tử", một từ xuất phát từ tiếng Hy Lạp atémnein y có nghĩa là "không thể phân chia".
Theo Democritus, tính của vật chất chúng được xác định bằng cách các nguyên tử được nhóm lại với nhau. Các triết gia sau này như Epicurus đã thêm vào lý thuyết sự chuyển động ngẫu nhiên của nguyên tử.
Mô hình nguyên tử của Dalton (1803 SCN)
Mô hình nguyên tử đầu tiên có cơ sở khoa học được sinh ra trong hóa học, được đề xuất bởi John Dalton trong "Định đề nguyên tử" của ông. Ông khẳng định rằng mọi thứ đều được làm bằng nguyên tử, không thể phân chia và không thể phá hủy, ngay cả khi phản ứng hoá học.
Dalton đề xuất rằng các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học là bằng nhau và có cùng khối lượng và các thuộc tính bằng nhau. Mặt khác, ông đề xuất khái niệm trọng lượng nguyên tử tương đối (trọng lượng của mỗi nguyên tố so với trọng lượng của hiđro), so sánh khối lượng của từng nguyên tố với khối lượng của hiđro. Ông cũng đề xuất rằng các nguyên tử có thể kết hợp với nhau để tạo thành các hợp chất hóa học.
Lý thuyết của Dalton có một số sai sót. Ông tuyên bố rằng các hợp chất hóa học được hình thành bằng cách sử dụng ít nguyên tử nhất có thể trong các nguyên tố của chúng. Ví dụ, phân tử của Nước uốngTheo Dalton, nó sẽ là HO chứ không phải H2O, đó là công thức chính xác. Mặt khác, ông nói rằng các yếu tố trong Thể khí Chúng luôn luôn là cấu trúc đơn thể (được tạo thành từ một nguyên tử duy nhất), những gì chúng ta biết là không có thật.
Mô hình nguyên tử của Lewis (1902 SCN)
Còn được gọi là "Mô hình của nguyên tử khối", trong mô hình này Lewis đã đề xuất cấu trúc của các nguyên tử được phân bố dưới dạng một khối lập phương, trong đó tám đỉnh là điện tử. Điều này cho phép tiến bộ trong việc nghiên cứu đường diềm nguyên tử và liên kết hóa học, đặc biệt là sau khi Irving Langmuir cập nhật nó vào năm 1919, nơi ông đã nâng cao "nguyên tử của bát phân khối".
Những nghiên cứu này là cơ sở của những gì ngày nay được gọi là biểu đồ Lewis, một công cụ rất hữu ích để giải thích liên kết cộng hóa trị.
Mô hình nguyên tử của Thomson (1904 sau Công nguyên)
Được đề xuất bởi J. J. Thomson, người phát hiện ra electron vào năm 1897, mô hình này là trước khi phát hiện ra proton Y nơtron, vì vậy ông cho rằng các nguyên tử được tạo thành từ một quả cầu tích điện dương và các electron mang điện tích âm được nhúng trong đó, giống như nho khô trong bánh pudding. Phúc lạc phép ẩn dụ Ông đã đặt cho người mẫu cái tên là "Mô hình bánh pudding nho khô".
Mô hình này đã đưa ra một dự đoán không chính xác về điện tích dương trên nguyên tử, vì nó nói rằng nó được phân bố khắp nguyên tử. Sau đó, điều này đã được sửa chữa trong mô hình của Rutherford nơi hạt nhân nguyên tử được xác định.
Mô hình nguyên tử của Rutherford (1911 SCN)
Ernest Rutherford đã thực hiện một loạt thí nghiệm vào năm 1911 từ vàng lá. Trong những thí nghiệm này, ông xác định rằng nguyên tử được cấu tạo bởi một hạt nhân nguyên tử mang điện tích dương (nơi tập trung phần lớn khối lượng của nó) và các electron, quay tự do xung quanh hạt nhân này. Trong mô hình này, lần đầu tiên người ta đề xuất sự tồn tại của hạt nhân nguyên tử.
Mô hình nguyên tử của Bohr (năm 1913 sau Công nguyên)
Mô hình này bắt đầu trong thế giới của thuộc vật chất sang các định đề lượng tử, vì vậy nó được coi là sự chuyển tiếp giữa cơ học cổ điển và lượng tử. Nhà vật lý Đan Mạch Niels Bohr đã đề xuất mô hình này để giải thích cách các electron có thể có quỹ đạo ổn định (hoặc mức năng lượng ổn định) bao quanh hạt nhân. Nó cũng giải thích tại sao nguyên tử có quang phổ phát xạ đặc trưng.
Trong quang phổ thực hiện đối với nhiều nguyên tử, người ta quan sát thấy các electron của cùng một mức năng lượng có năng lượng khác nhau. Điều này cho thấy có sai sót trong mô hình và phải có các mức phân chia lại năng lượng ở mỗi mức năng lượng.
Mô hình của Bohr được tóm tắt trong ba định đề:
- Các electron theo dõi quỹ đạo tròn xung quanh hạt nhân mà không chiếu xạ Năng lượng.
- Các quỹ đạo cho phép của các electron là những quỹ đạo có một giá trị nhất định của mômen động lượng (L) (lượng quay của một vật) là bội số nguyên của giá trị, trong đó h = 6,6260664 × 10-34 và n = 1,2,3 ….
- Các electron phát ra hoặc hấp thụ năng lượng khi nhảy từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác và làm như vậy chúng phát ra một photon biểu thị sự khác biệt về năng lượng giữa hai quỹ đạo.
Mô hình nguyên tử của Sommerfeld (năm 1916 sau Công nguyên)
Mô hình này do Arnold Sommerfield đề xuất để cố gắng che đi những khiếm khuyết của mô hình Bohr.
Nó một phần dựa trên các định đề tương đối tính của Albert Einstein. Trong số các sửa đổi của nó là sự khẳng định rằng quỹ đạo của các electron là hình tròn hoặc hình elip, rằng các electron có dòng điện chữ thường và từ mức năng lượng thứ hai có hai hoặc nhiều mức bán lại.
Mô hình nguyên tử của Schrödinger (1926 SCN)
Được đề xuất bởi Erwin Schrödinger từ các nghiên cứu của Bohr và Sommerfeld, ông quan niệm các electron là sự chuyển động của vật chất, điều này cho phép hình thành sau đó của một giải thích xác suất của hàm sóng (một cường độ dùng để mô tả xác suất tìm một hạt trong không gian) của Max Born.
Điều đó có nghĩa là bạn có thể nghiên cứu một cách xác suất vị trí của một electron hoặc số lượng của nó sự chuyển động nhưng không phải cả hai cùng một lúc, do Nguyên lý bất định Heisenberg.
Đây là mô hình nguyên tử có hiệu lực vào đầu thế kỷ XXI, với một số bổ sung sau đó. Nó được biết đến với cái tên "Mô hình không điều hòa lượng tử".