Thomsons Atommodell: Egenskaper, Eksperimenter, Postulater

Thomsons atommodell ble anerkjent i verden for å gi det første lyset på konfigurasjonen av protoner og elektroner innenfor atomets struktur. Gjennom dette forslaget foreslo Thomson at atomer var ensartede og inneholdt positiv ladning på en homogen måte, med tilfeldige forekomster av elektroner inne i hvert atom.

For å beskrive det, sammenlignet Thomson sin modell med plommepudding. Denne simuleringen ble senere brukt som et alternativt navn for modellen. På grunn av flere inkonsekvenser (teoretisk og eksperimentell) om fordelingen av elektriske ladninger i atomet, ble Thomson-modellen kassert i 1911.

opprinnelse

Denne atommodellen ble foreslått av den engelske forskeren Joseph John "JJ" Thomson i 1904, med det formål å forklare sammensetningen av atomer basert på forestillingene som var kjent da.

I tillegg var Thomson ansvarlig for oppdagelsen av elektronen på slutten av 1800-tallet. Det er verdt å merke seg at Thomson-atommodellen ble foreslått kort tid etter oppdagelsen av elektronen, men før man kjente eksistensen av en atomkjerne.

Forslaget besto derfor av en dispergert konfigurasjon av alle de negative ladningene i atomstrukturen som i sin tur besto av en jevn masse positiv ladning.

funksjoner

- Atomet har en nøytral ladning.

- Det er en kilde til positiv ladning som nøytraliserer den elektroniske negativladningen.

- Denne positive ladningen er jevnt fordelt i atom.

- I Thomsons ord: "negativt elektrifiserte kroppslegemer" - det vil si elektroner - er inneholdt i den ensartede massen av positiv ladning.

- Elektronene kan dannes fritt inne i atomet.

- Elektronene hadde stabile baner, argument basert på Gauss lov. Hvis elektronene beveget seg gjennom den positive "massen", ble de interne kreftene i elektronene avbalansert av den positive ladningen som automatisk ble generert rundt omgangen.

- Thomson-modellen var populært kjent i England som en modell av prune pudding, siden den elektroniske distribusjonen som ble foreslått av Thomson, lignet disposisjonen av plommene i den desserten.

Eksperimenter for å utvikle modellen

Thomson gjennomførte flere tester med katodestrålerør for å teste egenskapene til subatomære partikler og legge grunnlaget for modellen. Katodestrålerør er glassrør hvis luftinnhold er tømt nesten helt.

Disse rørene blir elektrifisert med et batteri som polariserer røret for å ha en negativ ladningsende (katode) og en positivt ladet ende (anode).

De er også forseglet på begge sider og utsatt for høyspenningsnivåer ved elektrifisering av to elektroder plassert på katoden til anordningen. Ved hjelp av denne konfigurasjonen blir sirkulasjonen av en partikkelstråle fra katoden til anoden av røret indusert.

Katodestråler

Det er opprinnelsen til navnet på denne typen verktøy, siden de kalles katodestråler på grunn av utgangspunktet for partiklene inne i røret. Ved å male anoden av røret med et materiale som fosfor eller bly, genereres en reaksjon i den positive enden akkurat når partikkelstrålen kolliderer med den.

I sine eksperimenter bestemte Thomson stråleavviket i sin vei fra katoden til anoden. Senere prøvde Thomson å validere egenskapene til disse partiklene: i utgangspunktet den elektriske ladningen og reaksjonen mellom dem.

Den engelske fysikeren plasserte to elektriske plater med motsatt ladning på rørets øvre og nedre ende. På grunn av denne polarisasjonen ble strålen avledet mot den positivt ladede platen, plassert i den øvre stopp.

På denne måten viste Thomson at katodestrålen var laget av negativt ladede partikler som på grunn av deres motsatte ladning ble tiltrukket av den positivt ladede plate.

Evolusjon i forskning

Thomson utviklet sine forutsetninger og, etter det funnet, plasserte to magneter på begge sider av røret. Denne innlemmelsen påvirket også noen avvik fra katodestrålen.

Ved å analysere det tilknyttede magnetfeltet var Thomson i stand til å bestemme masse-til-ladningsforholdet mellom subatomære partikler og oppdaget at massen av hver subatomisk partikkel var ubetydelig i forhold til atommassen.

JJ Thomson opprettet en enhet som gikk foran oppfinnelsen og perfeksjon av det som nå er kjent som et massespektrometer.

Denne enheten utfører en forholdsvis nøyaktig måling av forholdet mellom masse og ladning av ionene, noe som gir ekstremt nyttig informasjon for å bestemme sammensetningen av elementer som er til stede i naturen.

Gjenta eksperimentet

Thomson utførte det samme eksperimentet ved flere anledninger og modifiserte metaller han brukte for plassering av elektrodene i katodestrålerøret.

Til slutt bestemte han seg for at egenskapene til strålen var konstant, uavhengig av materialet som ble brukt for elektrodene. Det vil si at denne faktoren ikke var determinant i utførelsen av eksperimentet.

Thomsons studier var meget nyttige for å forklare molekylstrukturen til noen stoffer, samt dannelsen av atomobligasjoner.

postulater

Thomsons modell inneholdt i en enkelt setning de gunstige konklusjonene fra den britiske vitenskapsmannen John Dalton på atomstrukturen, og antydet for nærvær av elektroner i hvert atom.

I tillegg har Thomson også utført flere studier på protoner i neongass, og demonstrerte dermed atomens elektriske nøytralitet. Imidlertid ble den positive ladningen på atomet foreslått som en jevn masse og ikke som partikler.

Thomsons eksperiment med katodestråler tillot oppsigelse av følgende vitenskapelige postulater:

- Katodestrålen utgjøres av subatomære partikler med negativ ladning. Thomson definerte i utgangspunktet disse partiklene som "corpuscles".

- Massen av hver subatomisk partikkel er bare 0, 0005 ganger massen av et hydrogenatom.

- Disse subatomære partiklene finnes i alle atomene av alle jordens elementer.

Atomer er elektrisk nøytrale; det vil si at den negative ladningen til "kroppene" er lik den positive ladningen av protonene.

Kontroversiell modell

Thomsons atommodell var svært kontroversiell i det vitenskapelige samfunnet, da det var i strid med Daltons atommodell.

Sistnevnte postulerte at atomer var udelbare enheter, til tross for kombinasjonene som kan genereres under kjemiske reaksjoner.

Derfor vurderte Dalton ikke eksistensen av subatomære partikler - lik elektroner - innenfor atomer.

I motsetning til dette fant Thomson en ny modell som ga en alternativ forklaring av atomisk og subatomisk sammensetning, etter oppdagelsen av elektronen.

Thomson-atommodellen ble raskt avslørt av simulen med den populære engelske desserten "plommepudding". Massen av pudding symboliserer en integrert utsikt over atomet og plommene representerer hver av de elektroner som utgjør atomet.

begrensninger

Modellen som ble foreslått av Thomson, hadde stor popularitet og aksept på den tiden, og tjente som utgangspunkt for å undersøke atomkonstruksjonen og avgrense de tilhørende detaljene.

Den største grunnen til aksept av modellen var hvor godt den var tilpasset observasjonene til Thomsons katodestråleeksperimenter.

Modellen hadde imidlertid viktige muligheter for forbedring for å forklare fordelingen av elektriske ladninger i atom, både positive og negative ladninger.

Undersøkelsene av Rutherfod

Senere, i tiårene av 1910, fortsatte den vitenskapelige skolen ledet av Thomson undersøkelsene på modellene av atomstruktur.

Slik bestemte Ernest Rutherford, en tidligere student i Thomson, begrensningene til Thomsons atommodell, i selskap med den britiske fysikeren Ernest Marsden og den tyske fysikeren Hans Geiger.

Trioen av forskere utførte flere eksperimenter med alfa partikler (a), det vil si ioniserte kjerner av 4He molekyler, uten omkrets av elektroner.

Denne typen partikler består av to protoner og to nøytroner, og det er derfor den positive ladningen dominerer. Alfa partikler produseres i nukleare reaksjoner eller ved eksperimenter med radioaktivt henfall.

Rutherford utformet et arrangement som tillot å evaluere alfa-partiklernes oppførsel ved kryssing av faste stoffer, som for eksempel gullplater.

I bananalysen ble det påvist at noen partikler ga en vinkel av avvik når de penetrerte gullarkene. I andre tilfeller ble det også oppfattet en liten sprette på effektelementet.

Etter undersøkelsene med alfa-partikler, motsatte Rutherfod, Marsden og Geiger Thomsons atommodell og foreslo en ny atomstruktur i stedet.

Nytt forslag

Rutherfords og hans kollegers motsetning var at atomet besto av en liten høy tetthetskjerne, hvor positive ladninger og en ring av elektroner var konsentrert rundt den.

Oppdagelsen av atomkjernen ved Rutherford tok med seg en ny luft for det vitenskapelige samfunn. Men år senere ble denne modellen også tilbakekalt og erstattet av Bohrs atommodell.