Zurück im alten Griechenland, Philosophenüber die innere Struktur der Materie erraten. Und die ersten Modelle der Atomstruktur erschienen zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Die Hypothese von J. Thomson wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht kritisch aufgenommen - schließlich wurden bereits verschiedene Theorien darüber aufgestellt, was sich in den kleinsten Teilchen der Materie befindet.
Bis zum 19. Jahrhundert gingen Wissenschaftler davon aus, dass das Atomist unteilbar. Nachdem Joseph Thomson 1897 das Elektron entdeckte, änderte sich jedoch alles - es wurde klar, dass die Wissenschaftler falsch lagen. Beide Atommodelle von Thomson und Rutherford wurden zu Beginn des letzten Jahrhunderts weiterentwickelt. Das erste erschienene Modell von W. Thomson, der vorschlug, dass das Atom eine Materie mit einer positiven elektrischen Ladung ist. In diesem Haufen befinden sich gleichmäßig verteilte Elektronen - deshalb wurde dieses Modell „Cupcake“ genannt. Demnach sind die Elektronen in der Materie wie Rosinen in einem Cupcake angeordnet. Ein weiterer inoffizieller Name für das Modell ist Raisin Pudding.
Dieses Modell wurde noch detaillierter entwickelt.J. J. Thomson. Im Gegensatz zu W. Thomson nahm er an, dass sich die Elektronen im Atom genau auf derselben Ebene befinden, die konzentrische Ringe sind. Trotz der gleichen Bedeutung der Atommodelle von Thomson und Rutherford für die damalige Wissenschaft ist anzumerken, dass J. Thomson unter anderem als erster eine Methode zur Bestimmung der Anzahl der Elektronen in einem Atom vorgeschlagen hat. Seine Methode basierte auf Röntgenstreuung. J. Thomson schlug vor, dass es die Elektronen sind, die sich im Zentrum der Strahlenstreuung befinden sollten. Außerdem war es Thomson, der als Wissenschaftler die Elektronen entdeckte. Mit dem Studium seiner Entdeckungen beginnt in modernen Schulen das Studium der Quantenmechanik.
Im Vergleich zum Rutherford-Modell ist das Modell jedochThomsons Atom hatte einen wesentlichen Nachteil. Sie konnte die diskrete Art der Strahlung des Atoms nicht erklären. Über die Gründe für die Stabilität des Atoms konnte mit ihrer Hilfe nichts ausgesagt werden. Es wurde schließlich widerlegt, als die berühmten Experimente von Rutherford gemacht wurden. Das Thomson-Atommodell war für die damalige Wissenschaft nicht weniger wert als andere Hypothesen. Es muss bedacht werden, dass all diese damals verfügbaren Modelle rein hypothetisch waren.
In den Jahren 1906-1909, G. Geiger, E. Marsen und E.Rutherford führte Experimente durch, bei denen Alpha-Partikel auf der Oberfläche einer Goldfolie verteilt wurden. Kurz Atommodelle von Thomson und Rutherford werden wie folgt beschrieben. Im Thomson-Modell sind die Elektronen ungleichmäßig im Atom verteilt, und nach Rutherfords Theorie rotieren sie in konzentrischen Ebenen. Ein entscheidender Faktor in Rutherfords Experiment war die Verwendung von Alpha-Teilchen anstelle von Elektronen. Alpha-Teilchen hatten im Gegensatz zu Elektronen eine viel größere Masse und zeigten keine signifikanten Abweichungen, wenn sie mit Elektronen kollidierten. Daher hatten Wissenschaftler die Möglichkeit, nur die Kollisionen zu registrieren, die mit dem positiv geladenen Teil des Atoms auftraten.
Diese Erfahrung war für die Wissenschaft von entscheidender Bedeutung.Damit konnten Wissenschaftler Antworten auf die Fragen erhalten, die den Autoren verschiedener Atommodelle noch ein Rätsel waren. Thomson, Rutherford und Bohr leisteten, obwohl sie dieselbe Basis hatten, einen etwas anderen Beitrag zur Wissenschaft - und die Ergebnisse von Rutherfords Experimenten in diesem Fall waren erstaunlich. Ihre Ergebnisse standen in direktem Gegensatz zu den Erwartungen der Wissenschaftler.
Die meisten Alpha-Partikel gingen durch das Blatt.Folien auf direkten (oder fast geraden) Wegen. Die Flugbahnen einiger Alphateilchen weichen jedoch unter signifikanten Winkeln ab. Und dies war ein Beweis dafür, dass das Atom eine Formation mit einer sehr hohen Dichte und einer positiven Ladung war. Basierend auf experimentellen Daten wurde 1911 ein Modell der Struktur des Rutherford-Atoms vorgestellt. Thomson, dessen Theorie vorher als vorherrschend galt, arbeitete zu dieser Zeit weiterhin im Labor der Cavendish University. Bis zu seinem Lebensende glaubte der Wissenschaftler trotz aller damaligen wissenschaftlichen Erfolge an die Existenz eines mechanischen Äthers.
Zusammenfassend die Ergebnisse der Experimente, ErnestRutherford brachte die Hauptpunkte seiner Theorie vor: Demnach besteht ein Atom aus einem schweren und dichten Kern sehr kleiner Größe; um diesen kern sind elektronen in ständiger bewegung. Die Radien der Bahnen dieser Elektronen sind ebenfalls klein: Sie betragen 10–9 m. Dieses Modell wurde wegen seiner Ähnlichkeit mit dem Modell des Sonnensystems als „planetarisch“ bezeichnet. Darin bewegen sich Planeten in elliptischen Bahnen um ein riesiges und massereiches Zentrum mit Anziehungskraft - die Sonne.
Mit einem solchen Riesen drehen sich Elektronen in einem AtomDie Geschwindigkeit, mit der sie sich um die Oberfläche des Atoms bilden, ist wie eine Wolke. Nach Rutherfords Theorie befinden sich Atome in einem gewissen Abstand voneinander, so dass sie nicht zusammenkleben können. In der Tat gibt es um jeden von ihnen eine negativ geladene Elektronenhülle.
Каковы же основные различия между двумя die wichtigsten Theorien der Atomstruktur? Rutherford vermutete, dass sich im Zentrum des Atoms ein Kern mit positiver elektrischer Ladung befindet, dessen Volumen im Vergleich zur Größe des Atoms vernachlässigbar ist. Thomson hingegen ging davon aus, dass das gesamte Atom eine Formation mit hoher Dichte ist. Der zweite Hauptunterschied war das Verständnis der Position von Elektronen in einem Atom. Nach Rutherford rotieren sie um den Kern und ihre Zahl entspricht ungefähr der Hälfte der Atommasse des chemischen Elements. Nach Thomsons Theorie sind die Elektronen im Atom ungleichmäßig verteilt.
Trotz aller VorteileMoment Rutherfords Theorie enthielt einen wichtigen Widerspruch. Nach den Gesetzen der klassischen Elektrodynamik sollte ein Elektron, das einen Kern umkreist, ständig Teile elektrischer Energie abgeben. Aus diesem Grund musste der Radius der Umlaufbahn, auf der sich das Elektron bewegt, kontinuierlich elektromagnetische Strahlung aussenden. Nach diesen Vorstellungen sollte die Lebensdauer eines Atoms vernachlässigbar sein.
Am häufigsten, wenn sie über das Öffnen des Inneren sprechenAtomstrukturen, erwähnen die Namen von Thomson und Rutherford. Die Experimente von Rutherford, deren atomares Modell heute jedem Studenten der Physik und Mathematik an den Universitäten bekannt ist, sind heute Teil der Wissenschaftsgeschichte. Als Rutherford seine Entdeckung machte, rief er aus: "Jetzt weiß ich, wie ein Atom aussieht!" In Wirklichkeit täuschte er sich jedoch, weil das wahre Bild den Wissenschaftlern erst viel später bekannt wurde. Obwohl das Rutherford-Modell im Laufe der Zeit erhebliche Anpassungen erfahren hat, ist seine Bedeutung unverändert geblieben.
Neben den Thomson-Atommodellen undRutherford, es gab eine andere Theorie, die die innere Struktur dieser kleinsten Materieteilchen erklärte. Es gehört Niels Bohr, einem dänischen Physiker, der seine Erklärung 1913 vorschlug. Nach seinem Modell entspricht ein Elektron in einem Atom nicht den üblichen physikalischen Gesetzen. Es war Bor, der als Wissenschaftler das Konzept der Beziehung zwischen dem Radius der Umlaufbahn eines Elektrons und seiner Geschwindigkeit in der Wissenschaft einführte.
Bei der Erstellung seiner Theorie nahm BohrDie Grundlage des Rutherford-Modells wurde jedoch erheblich verfeinert. Die Atommodelle von Bohr, Rutherford und Thomson mögen jetzt etwas einfach erscheinen, aber sie sind diejenigen, die die Grundlage moderner Vorstellungen über die innere Struktur des Atoms bildeten. Heute ist das Quantenmodell des Atoms allgemein anerkannt. Obwohl die Quantenmechanik die Bewegung der Planeten des Sonnensystems nicht beschreiben kann, bleibt das Konzept der Umlaufbahn in Theorien erhalten, die die innere Struktur eines Atoms beschreiben.
