Атомните модели са теоретични представи, които учените са разработили с течение на времето, за да се опитат да разберат структурата и поведението на атомите, които са основните единици, изграждащи материята. Именно благодарение на тези атомни модели имаме големи познания за науката. Много хора обаче не знаят добре какво представляват атомните модели.
Затова в тази статия ще обясним какво представляват атомните модели, за какво служат, как са възникнали и колко са полезни.
Какво представляват атомните модели
Различните графични представяния на атомната структура и функция се наричат атомни модели. Атомният модел е разработен през цялата човешка история от идеи за състава на материята, използвани във всяка епоха.
Атомът е най-малката единица от химичен елемент, която запазва своите отличителни свойства. През цялата история различни учени и философи са предлагали различни атомни модели, всеки въз основа на информацията и знанията, налични в момента. Един от първите модели е този, предложен от гръцкия философ Демокрит, който предполага, че материята е съставена от неделими частици, наречени „атоми“, което на гръцки означава „неделими“.
Атомният модел на Демокрит
„Космическата атомна теория“ е съоснована от гръцкия философ Демокрит и неговия ментор Левкип. По това време знанието не се придобиваше чрез експерименти, а чрез логически разсъждения, представяне, базирано на мисълта, и дискусия.
Демокрит предполага, че светът е съставен от много малки и неделими частици, вечно съществуващи, хомогенни и несвиваеми, които те се различават само по форма и размер, а не по вътрешната си функция.
Според Демокрит свойствата на материята се определят от начина, по който атомите са събрани заедно. По-късни философи, като Епикур, добавят произволното движение на атомите към теорията.
Атомен модел на Далтон
Първият научно обоснован атомен модел е роден в областта на химията, предложен от Джон Далтън в неговия „Атомен постулат“. Той вярваше, че всичко е направено от атоми, неделими и неразрушими, дори чрез химични реакции.
Далтън предположи, че атомите на един и същ химичен елемент са равни един на друг, имат еднаква маса и еднакви свойства. От друга страна, създава концепцията за относителното атомно тегло (теглото на всеки елемент спрямо теглото на водорода), чрез сравняване на масата на всеки елемент с масата на водорода. Той също така предложи атомите да могат да се комбинират един с друг, за да образуват съединения.
Теорията на Далтън имаше някои недостатъци. Той заяви, че съединенията се образуват с възможно най-малък брой атоми на елемента. Например, според Далтън водната молекула би била H2O, а не H2O, което е правилната формула. От друга страна се казва, че газообразните елементи винаги са едноатомни, което знаем, че не е вярно.
Модел на Луис на атома
Известен също като „кубичен атомен модел“, в който Луис предлага разпределена атомна структура с форма на куб, като осем върха са електрони. Това доведе до напредък в изследването на атомната валентност и химическото свързване, особено след актуализация през 1919 г. от Ървинг Лангмюр, който предложи „кубичния октетен атом“.
Тези изследвания бяха в основата на това, което сега е известно като диаграми на Люис, които са много полезни инструменти за обяснение на ковалентните връзки.
Атомен модел на Томсън
През втората половина на XNUMX век ученият Дж. Дж. Томсън извършва експерименти с катодни лъчи и предлага модел, в който атомът е положително заредена сфера, подобно на топка тесто, а отрицателно заредените електрони бяха разпръснати вътре в него, като стафиди в пудинг. Този модел стана известен като "моделът на пудинг със стафиди" и беше първото предложение за вътрешна структура на атома.
Атомен модел на Ръдърфорд
Моделът на Ръдърфорд възниква в началото на XNUMX век. В известен експеримент Ръдърфорд бомбардира златно фолио с алфа частици и открива, че повечето от частиците преминават през фолиото, но няколко са значително отклонени. Това доведе Ръдърфорд да предположи, че атомът има малко, плътно, положително заредено ядро в центъра си, докато електроните се въртят около това ядро на значително разстояние, като планети около слънцето.
Атомният модел на Бор
Базирайки се на модела на Ръдърфорд, през 1913 г. Нилс Бор предлага електроните да се движат по кръгови орбити около ядрото. Тези орбити бяха квантувани, което означава, че само определени орбити са разрешени, докато други не са. Бор установява също, че електроните могат да прескачат между различни орбити чрез излъчване или поглъщане на енергия под формата на фотони, като по този начин обяснява излъчването и поглъщането на светлина от атомите.
Атомният модел на Зомерфелд (1916 г.)
Моделът на Зомерфелд се основава отчасти на постулатите на относителността на Алберт Айнщайн. Този модел е предложен от Арнолд Сомерфийлд в опит да компенсира недостатъците на модела на Бор.
Отчасти се основава на постулатите на относителността на Алберт Айнщайн. Неговите модификации включват потвърждение, че орбитата на електрона е кръгла или елипсовидна, т.е електронът има малък електрически ток и че има две или повече поднива, започващи от второто енергийно ниво.
Атомният модел на Шрьодингер
Въз основа на работата на Бор и Зомерфелд, Ървин Шрьодингер предлага да се третират електроните като вълни на материята, което позволява по-късна вероятностна интерпретация на вълновата функция (която описва големината на вероятността за намиране на човек). Космос), от Макс Борн.
Това означава, че благодарение на принципа на неопределеността на Хайзенберг, възможно е да се изследва вероятностно позицията на електрона или неговия импулс, но не и двете. Това е настоящият атомен модел от началото на 2000-те, с някои допълнения, направени по-късно. Нарича се „квантов вълнов модел“.
Квантов атомен модел
Квантовият модел, развиван през XNUMX век, е най-сложен и актуален. Тя се основава на теорията на квантовата механика и описва атома като облак с вероятности, където електроните не следват точни орбити, а по-скоро Те се намират в региони на космоса с по-голяма вероятност да бъдат намерени. Този модел позволи по-задълбочено разбиране на електроните и тяхното поведение и отвори вратата към напредъка в съвременната химия и физика.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за това какво представляват атомните модели и какви типове модели са съществували в историята.