Luumupuuromalli

Tässä mallissa atomien tiedettiin koostuvan negatiivisesti varautuneista elektroneista. Vaikka Thomson kutsui niitä ”rakeiksi”, niitä kutsuttiin yleisemmin ”elektroneiksi”, joita G. J. Stoney ehdotti ”sähkön perusyksikkömääräksi” vuonna 1891. Tuolloin atomeilla tiedettiin olevan nettosähkövarausta. Tämän huomioon ottamiseksi Thomson tiesi, että atomilla on oltava myös positiivisen varauksen lähde tasapainottaakseen elektronien negatiivisen varauksen. Hän piti kolmea uskottavaa mallia, jotka olisivat yhdenmukaisia tuolloin tunnettujen atomien ominaisuuksien kanssa:

  1. Jokainen negatiivisesti varautunut elektroni pariksi positiivisesti varautuneen hiukkasen kanssa, joka seurasi sitä kaikkialla atomissa.
  2. Negatiivisesti varautuneet elektronit kiertivät positiivisen varauksen keskialuetta, jonka suuruus oli sama kuin kaikkien elektronien kokonaisvaraus.
  3. Negatiiviset elektronit miehittivät tasaisesti positiivisesti varautuneen avaruusalueen (usein pidetään eräänlainen ”keitto” tai ”positiivisen varauksen” pilvi ”.

Thomson valitsi kolmannen mahdollisuuden todennäköisimpänä atomien rakenteena. Thomson julkaisi ehdotetun mallin maaliskuun 1904 Philosophical Magazine -lehdessä, joka on päivän johtava brittiläinen tiedelehti. Thomsonin näkemyksessä:

… alkuaineiden atomit koostuvat lukuisista negatiivisesti sähköistetyistä rakeista, jotka on suljettu yhtenäisen positiivisen sähköistyksen palloon, …

Tällä mallilla Thomson hylkäsi vuoden 1890 ”sumun atomihypoteesin”, joka perustuu vortex-atomiteoriaan, jossa atomit koostuivat aineettomista pyörteistä ja ehdotti, että pyörteiden järjestelyssä ja kemiallisten alkuaineiden jaksoittaisessa säännöllisyydessä oli yhtäläisyyksiä. heijastaa hänen tieteellisen lähestymistavansa keksintöön, jonka oli tarkoitus ehdottaa ideoita tulevaisuuden kokeiden ohjaamiseksi.

Tässä mallissa elektronien kiertoradat olivat vakaat, koska kun elektroni siirtyi pois positiivisesti varautuneen keskustasta alalla, se altistui suuremmalle nettopositiiviselle i suuntaan, koska sen kiertoradalla oli enemmän positiivista varausta (katso Gaussin lakia). Elektronit pyörivät vapaasti renkaissa, jotka vakautuivat edelleen elektronien välisen vuorovaikutuksen avulla, ja spektroskooppisten mittausten oli tarkoitus ottaa huomioon eri elektronirenkaisiin liittyvät energiaerot. Thomson yritti epäonnistuneesti muotoilla malliaan uudelleen eräiden tärkeimpien spektriviivojen huomioon ottamiseksi, jotka tunnetaan kokeellisesti useista elementeistä.

Luumupuuromalli ohjasi hyödyllisesti hänen oppilaansa, Ernest Rutherfordia, kehittämään kokeita atomien. Thomsonin malli (samoin kuin vastaava Saturnuksen rengasmalli atomielektroneille, jonka Nagaoka esitti vuonna 1904 James Clerk Maxwellin Saturnuksen rengasmallin jälkeen), olivat hyödyllisiä edeltäjiä oikeammalle aurinkokunnan kaltaiselle Bohr-mallille. Puhekielenimitys ”luumupuuro” johtui pian Thomsonin mallista, koska elektronien jakautuminen sen positiivisesti varautuneella avaruusalueella muistutti monia tutkijoita rusinoista, joita kutsuttiin sitten ”luumuiksi”. englanninkielisessä jälkiruoka, luumupuuro.

Vuonna 1909 Hans Geiger ja Ernest Marsden tekivät kokeita ohuilla kultalevyillä. Heidän professorinsa, Ernest Rutherfordin, odotettiin löytävän tulokset, jotka olivat yhdenmukaisia Thomsonin atomimallin kanssa. Vasta vuonna 1911 Rutherford tulkitsi oikein kokeen tulokset, mikä merkitsi hyvin pienen positiivisen varauksen ytimen esiintymistä kultaatomien keskellä. . Tämä johti Rutherford-atomimallin kehittämiseen. Heti sen jälkeen, kun Rutherford oli julkaissut tulokset, Antonius Van den Broek teki intuitiivisen ehdotuksen, jonka mukaan atomin atomiluku on sen ytimessä olevien varausten kokonaismäärä. Henry Moseleyn vuonna 1913 tekemät kokeet (katso Moseleyn laki) tarjosivat tarvittavat todisteet Van den Broekin ehdotuksen tueksi. Tehokkaan ydinpanoksen todettiin olevan yhdenmukainen atomiluvun kanssa (Moseley löysi vain yhden varauseroyksikön). Tämä työ huipentui aurinkokunnan kaltaiseen (mutta kvanttirajoitteiseen) Bohr-malliin atomista samana vuonna, jossa ydin, joka sisältää atomimäärän positiivisia varauksia, ympäröi yhtä suuri määrä elektroneja orbitaalikuorissa. Thomsonin malli ohjasi Rutherfordin kokeita, Bohrin malli ohjasi Moseleyn tutkimusta.

Leave a Reply

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *