שתף:
דגם אטומי של מאפייני תומסון, ניסויים, פוסטולים
ה המודל האטומי של תומסון היה מוכר בעולם על מתן האור הראשון על תצורה של פרוטונים ואלקטרונים בתוך המבנה של האטום. באמצעות הצעה זו, Thomson הציע כי האטומים היו אחידים והכיל חיוב חיובי באופן הומוגני, עם שיבוצים אקראיים של אלקטרונים בתוך כל אטום.
כדי לתאר זאת, השווה תומסון את המודל שלו לפודינג השזיפים. סימולציה זו שימשה מאוחר יותר כשם חלופי עבור המודל. עם זאת, בשל כמה סתירות (תיאורטית וניסויית) על התפלגות המטענים החשמליים בתוך האטום, מודל תומסון נמחק בשנת 1911.
אינדקס
- 1 מוצא
- 2 מאפיינים
- 3 ניסויים לפיתוח המודל
- 3.1 קתודה קרניים
- 3.2 האבולוציה בחקירה
- 3.3 חזרה על הניסוי
- 4 פוסטולים
- 5 מודל שנוי במחלוקת
- 6 מגבלות
- 6.1 חקירותיה של רתרפוד
- 6.2 הצעה חדשה
- 7 מאמרים בעלי עניין
- 8 הפניות
מקורות
מודל אטומי זה הוצע על ידי המדען האנגלי ג'וזף ג 'ון "ג' יי ג '" תומסון בשנת 1904, במטרה להסביר את ההרכב של אטומים המבוססים על מושגים אשר ידענו אז.
בנוסף, תומסון היה אחראי על גילוי האלקטרון בסוף המאה ה -19. ראוי לציין כי המודל האטומי תומסון הוצע זמן קצר לאחר גילוי האלקטרון, אך לפני שידע את קיומו של גרעין אטומי.
לכן, ההצעה כללה תצורה מפוזרת של כל המטענים השליליים בתוך המבנה האטומי, אשר, בתורו, מורכב מסה אחידה של חיוב חיובי..
תכונות
- לאטום יש מטען נייטרלי.
- יש מקור חיוב חיובי המנטרל את המטען השלילי של האלקטרונים.
- חיוב חיובי זה מופץ באופן שווה באטום.
- במילותיו של תומסון, "גופים מחושמלים שליליים" - כלומר, אלקטרונים - כלולים בתוך המסה האחידה של מטען חיובי.
- האלקטרונים יכולים להפיק באופן חופשי בתוך האטום.
- לאלקטרונים היו מסלולים יציבים, ויכוח המבוסס על חוק גאוס. אם האלקטרונים עברו דרך "המסה" החיובית, הכוחות הפנימיים בתוך האלקטרונים היו מאוזנים על ידי המטען החיובי שנוצר באופן אוטומטי סביב המסלול.
- מודל תומסון היה ידוע באנגליה כמודל של פודינג שזיפים, שכן הפצה אלקטרונים המוצעים על ידי תומסון היה דומה לזו של השזיפים בקינוח אמר.
ניסויים לפתח את המודל
תומסון ערך כמה בדיקות עם צינורות קתודית כדי לבחון את המאפיינים של חלקיקים תת-אטומיים ולהניח את היסודות של המודל שלו. צינורות קתודה הם צינורות זכוכית אשר תכולת האוויר שלהם רוקן כמעט לחלוטין.
צינורות אלה הם מחשמל עם סוללה כי polarizes את הצינור יש סוף חיוב שלילי (קתודית) ו טעון חיובי חיובי (האנודה).
הם גם חתומים על שני הצדדים והם נתונים רמות מתח גבוה על ידי חשמול של שתי אלקטרודות להציב על הקתודה של המכשיר. תצורה זו גורמת להופעת קרן חלקיקים מהקטודה אל צינור הצינור.
קתודה קרני
יש מקור השם של סוג זה של כלים, שכן הם נקראים קרני קתודה בשל נקודת היציאה של החלקיקים בתוך הצינור. על ידי ציור הצינור של הצינור עם חומר כגון זרחן או עופרת, התגובה נוצרת בסוף חיובי רק כאשר קרן של חלקיקים מתנגש עם זה.
בניסויים שלו, Thomson קבע את חריגה של קרן בדרכה מן הקתודה אל האנודה. מאוחר יותר, Thomson ניסה לאמת את המאפיינים של חלקיקים אלה: בעצם את המטען החשמלי ואת התגובה ביניהם.
הפיסיקאי האנגלי הניח שתי צלחות חשמליות בעלות מטען הפוך על הקצה העליון והתחתון של הצינור. בשל קיטוב זה, קרן הופנה לעבר צלחת טעונה חיובי, הניח על התחנה העליונה.
בדרך זו, Thomson הראה כי קרן קתודית מורכבת של חלקיקים טעונים שלילי, בשל המטען ההפוך שלהם, נמשכו לעבר צלחת טעונה חיובי.
אבולוציה במחקר
תומסון פיתח את הנחותיו, ולאחר הממצא הזה הניח שני מגנטים משני צידי הצינור. שילוב זה השפיע גם על כמה סטיות של קרן קתודית.
על ידי ניתוח השדה המגנטי המשויך, הצליח תומסון לקבוע את היחס בין המוני-חלקיקים של חלקיקים תת-אטומיים וזיהה כי המסה של כל חלקיק תת-אטומי הייתה זניחה בהשוואה למסה האטומית..
J. תומסון יצר מכשיר שקדם להמצאה ולשלמות של מה שמכונה כיום ספקטרומטר מסה.
מכשיר זה מבצע מדידה מדויקת למדי של הקשר בין מסה לבין תשלום של היונים, אשר מניב מידע שימושי ביותר כדי לקבוע את הרכב האלמנטים הקיימים בטבע.
חוזר על הניסוי
תומסון ביצע את אותו הניסוי בהזדמנויות רבות, תוך שינוי המתכות שבהן השתמש למיקום האלקטרודות בצינור הקתודה.
לבסוף, הוא קבע כי המאפיינים של קרן נשארה קבועה, ללא תלות בחומר המשמש האלקטרודות. כלומר, גורם זה לא היה מכריע בביצוע הניסוי.
מחקרים של תומסון היו מאוד מועילים להסביר את המבנה המולקולרי של חומרים מסוימים, כמו גם את היווצרות של קשרים אטומיים.
פוסטולים
המודל של תומסון הביא יחד בהצהרה אחת את המסקנות החיוביות של המדען הבריטי ג'ון דלטון על המבנה האטומי ורמז על נוכחותם של אלקטרונים בתוך כל אטום.
בנוסף, ניהל תומסון גם מספר מחקרים על פרוטונים בגז ניאון, ובכך הוכיח את הנייטרליות החשמלית של האטומים. עם זאת, החיוב חיובי על האטום הוצע כמסה אחידה ולא כמו חלקיקים.
הניסוי של תומסון עם קרני קתודה איפשר את ההיגוי של ההנחות המדעיות הבאות:
- קרן הקתודה מיוצרת על ידי חלקיקים תת-אטומיים של מטען שלילי. תומסון הגדיר בתחילה את החלקיקים האלה כ"גוף ".
- המסה של כל חלקיק תת-אטומי היא רק 0.0005 פעמים המסה של אטום מימן.
- חלקיקים תת-אטומיים אלה נמצאים בכל האטומים של כל האלמנטים של כדור הארץ.
- האטומים הם נייטרליים מבחינה חשמלית; כלומר, המטען השלילי של "גופי" הוא שווה עם החיוב החיוב של הפרוטונים.
מודל שנוי במחלוקת
המודל האטומי של תומסון היה שנוי במחלוקת בקרב הקהילה המדעית, שכן הוא סותר את המודל האטומי של דלתון.
האחרון טען כי אטומים היו יחידות בלתי ניתנות לחלוקה, למרות השילובים שעשויים להיווצר במהלך תגובות כימיות.
לפיכך, דלטון לא חשב על קיומם של חלקיקים תת-אטומיים - כגון אלקטרונים - בתוך אטומים.
לעומת זאת, תומסון מצא מודל חדש שסיפק הסבר חלופי להרכב האטומי והתת-אטומי, לאחר גילוי האלקטרון.
המודל האטומי של תומסון נחשף במהירות על ידי הדמייה עם קינוח אנגלי פופולרי "פודינג שזיף". מסה של פודינג מסמל מבט אינטגרלי של האטום ואת השזיפים מייצגים כל אחד האלקטרונים המרכיבים את האטום.
מגבלות
המודל המוצע על ידי תומסון נהנה מפופולריות רבה וקבלה באותה עת, ושימש כנקודת מוצא לחקור את המבנה האטומי ולכוונן את הפרטים הקשורים.
הגורם העיקרי לקבלה של המודל היה עד כמה הוא מתאים את התצפיות של הניסויים ריי קתודה של תומסון.
עם זאת, המודל היו הזדמנויות חשובות לשיפור כדי להסביר את התפלגות החיובים החשמליים בתוך האטום, חיובי חיובי ושלילי.
חקירותיה של רתרפוד
מאוחר יותר, בעשור של 1910, בית הספר המדעי בראשות תומסון המשיך את החקירות על מודלים של מבנה אטומי.
כך קבע ארנסט רותרפורד, תלמידו לשעבר של תומסון, את מגבלות המודל האטומי של תומסון, בחברתו של הפיסיקאי הבריטי ארנסט מרסדן והפיזיקאי הגרמני הנס גייגר..
השלישייה של המדענים ביצעה מספר ניסויים עם חלקיקי אלפא (α), כלומר, גרעינים מיוננים של 4He מולקולות, ללא כיסוי האלקטרון שסביבם.
סוג זה של חלקיקים מורכב משני פרוטונים ושני נויטרונים, ולכן החיוב החיובי שולט. חלקיקי אלפא מיוצרים בתגובות גרעיניות או בניסויים עם ריקבון רדיואקטיבי.
Rutherford עיצב הסדר המאפשר להעריך את התנהגותם של חלקיקי אלפא בעת חציית חומרים מוצקים, כגון, למשל, גליונות זהב.
בניתוח נתיב התגלה כי חלקיקים הציגו זווית של חריגה כאשר חודרים את הסדינים זהב. במקרים אחרים נתפסה גם קפיצה קלה על יסוד ההלם.
לאחר החקירות עם חלקיקי אלפא, Rutherfod, Marsden וגייגר סותרים את המודל האטומי של Thomson והציעו במקום זאת מבנה אטומי חדש.
הצעה חדשה
המסקנה הנגדית של רתרפורד ועמיתיו היתה שהאטום מורכב מגרעין קטן וצפיפות גבוהה, שבו התרכזו סביבו מטענים חיוביים וטבעת אלקטרונים..
גילוי הגרעין האטומי של רתרפורד הביא עמו אווירה חדשה לקהילה המדעית. עם זאת, שנים מאוחר יותר מודל זה בוטל גם הוחלף על ידי מודל Bohr האטומית.
מאמרים בעלי עניין
דגם אטומי של שרדינגר.
דגם אטומי של ברולי.
דגם אטומי של צ'אדוויק.
דגם אטומי של הייזנברג.
מודל אטומי של פרין.
מודל אטומי של דלתון.
דגם אטומי של דיראק ירדן.
מודל אטומי של דמוקריטוס.
דגם אטומי של בוהר.
הפניות
- גילוי האלקטרון והגרעין (s.f.). מקור: khanacademy.org
- J. תומיסון אטומית תיאוריה וביוגרפיה (s.f). מקור: Thinkco.com
- תורת האטומית המודרנית: מודלים (2007). מקור: abcte.org
- מודל האטומי של תומסון (1998). אנציקלופדיה בריטניקה, Inc. מקור: britannica.com
- ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית (2018). מודל אטומי של תומסון. מקור: en.wikipedia.org
- ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית (2018). מודל פודינג שזיפים. מקור: en.wikipedia.org