Главная страница » Атомные модели
Химия

Атомные модели

Мы объясним, что такое атомные модели и как они развивались, начиная с древних времен и до наших дней
Эти модели в основном пытаются объяснить, из чего состоит материя

Что такое атомарные модели?

Атомные модели – это различные графические представления структуры и функционирования атомов. Атомные модели разрабатывались на протяжении всей истории человечества на основе представлений о составе материи того времени

Первые атомные модели появились еще в классической древности, когда философы и естествоиспытатели попытались осмыслить и вывести состав существующих вещей, т.е. материи

Атомная модель Демокрита (450 г. до н.э.)

Атомная теория Вселенной была создана греческим философом Демокритом вместе с его наставником, Левкиппом. В то время знания достигались не путем экспериментов , а путем логических рассуждений , основанных на формулировании и обсуждении идей

Демокрит предложил, что мир состоит из очень маленьких, неделимых частиц , вечного существования , однородных и несжимаемых, чьи единственные различия заключаются в форме и размере, но никак не во внутреннем устройстве. Эти частицы были названы атомами, слово, которое происходит от греческого atémnein и означает неделимое

Согласно Демокриту, свойства материи определялись тем, как атомы были сгруппированы вместе. Более поздние философы, такие как Эпикур, добавили к теории случайное движение атомов

Атомная модель Дальтона (1803 г. н.э.)

Первая научно обоснованная атомная модель родилась в рамках химии , предложенная Джоном Дальтоном в его ‘Атомных постулатах’. Он считал, что все состоит из атомов, неделимых и неразрушимых, даже химические реакции

Дальтон предложил, что атомы одного и того же химического элемента равны друг другу, имеют одинаковую массу и одинаковые свойства. Он также предложил концепцию относительного атомного веса (вес каждого элемента относительно веса водорода), сравнивая массы каждого элемента с массой водорода. Он также предположил, что атомы могут соединяться друг с другом, образуя химические соединения

Теория Дальтона имела некоторые недостатки. Он утверждал, что химические соединения образуются с использованием как можно меньшего количества атомов своих элементов. Например, молекула воды , согласно Дальтону, была бы HO, а не H2O, что является правильной формулой. С другой стороны, в ней говорилось, что элементы в газообразном состоянии всегда моноатомны (состоят только из одного атома), что, как мы знаем, не соответствует действительности

Атомная модель Льюиса (1902 г. н.э.)

Также называемая кубической моделью атома, в этой модели Льюис предложил структуру атомов, распределенных в форме куба , с электронами в восьми вершинах. Это позволило достичь прогресса в изучении атомных валентностей и химических связей , особенно после его обновления Ирвингом Ленгмюром в 1919 году, где он предложил кубический октет атома

Эти исследования легли в основу того, что сегодня известно как диаграмма Льюиса – очень полезный инструмент для объяснения ковалентной связи

Атомная модель Томсона (1904 г. н.э.)

Томсон предположил, что атомы имеют сферическую форму с внедренными в них электронами.

Предложено Дж.J. Томсона, открывшего электрон в 1897 году, эта модель предшествовала открытию протонов нейтронов , согласно которой предполагалось, что атомы состоят из положительно заряженной сферы , а отрицательно заряженные электроны встроены в нее, как кишмиш в пудинг. Эта метафора дала модели эпитет Raisin Pudding Model

Эта модель сделала неверное предсказание положительного заряда на атоме, утверждая, что он распределен по всему атому. Позже это было исправлено в модели Резерфорда, где было дано определение атомного ядра

Атомная модель Резерфорда (1911 г. н.э.)

Эрнест Резерфорд провел серию экспериментов в 1911 году на золотой фольге. В ходе этих экспериментов он установил, что атом состоит из положительно заряженного атомного ядра (в котором сосредоточена большая часть его массы) и электронов, которые свободно вращаются вокруг этого ядра. В этой модели впервые было предложено существование атомного ядра

Продолжение следует: Атомная модель Резерфорда

Атомная модель Бора (1913 г. н.э.)

Когда электроны переходят с одной орбиты на другую, они испускают фотон, различая энергию между орбитами.

Эта модель инициирует квантовые постулаты в мир физики , поэтому она считается переходной между классической механикой и квантовой. Датский физик Нильс Бор предложил эту модель, чтобы объяснить, как электроны могут иметь стабильные орбиты (или стабильные энергетические уровни) вокруг ядра. Это также объясняет, почему атомы имеют характерные спектры излучения

Спектры, сделанные для многих атомов, показали, что электроны на одном и том же энергетическом уровне имеют разные энергии. Это показало, что в модели были ошибки и что в каждом энергетическом уровне должны быть энергетические подуровни

Модель Бора сводится к трем постулатам:

  • Электроны движутся по круговым орбитам вокруг ядра, не излучая энергии
  • Орбиты, допустимые для электронов, – это орбиты с определенным значением углового момента (L) (количество оборотов объекта), которое является целым кратным значению , где h=6. 6260664×10-34 и n=1, 2, 3.
  • Электроны излучают или поглощают энергию при переходе с одной орбиты на другую и при этом испускают фотон, представляющий собой разницу в энергии между двумя орбитами.

Атомная модель Зоммерфельда (1916 г. н.э.)

Модель Зоммерфельда была частично основана на релятивистских постулатах Альберта Эйнштейна.

Эта модель была предложена Арнольдом Зоммерфильдом в попытке заполнить пробелы в модели Бора

Она была частично основана на релятивистских постулатах Альберта Эйнштейна. Среди его модификаций – утверждение, что орбиты электронов были круговыми или эллиптическими, что электроны имели крошечные электрические токи, и что начиная со второго энергетического уровня и далее существовало два или более подуровней

Атомная модель Шредингера (1926 г. н.э.)

Предложенная Эрвином Шредингером на основе исследований Бора и Зоммерфельда, представление об электронах как о пульсациях материи , что позволило позднее сформулировать вероятностную интерпретацию волновой функции (величина, используемая для описания вероятности встречи частицы в пространстве) Максом Борном

Это означает, что можно вероятностно изучать положение электрона или его количество движения , но не оба одновременно, в силу принципа неопределенности Гейзенберга

Это атомная модель, актуальная на начало 21 века, с некоторыми более поздними дополнениями. Она известна как Квантово-ондуляторная модель

Аватар

Дмитрий Смирнов

Добавить комментарий

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий