• Τι είναι τα ατομικά μοντέλα;
• Ατομικό μοντέλο του Δημόκριτου (450 π.Χ.)
• Το ατομικό μοντέλο του Dalton (1803 μ.Χ.)
• Το ατομικό μοντέλο του Lewis (1902 μ.Χ.)
• Το Ατομικό Μοντέλο του Τόμσον (1904 μ.Χ.)
• Το ατομικό μοντέλο του Ράδερφορντ (1911 μ.Χ.)
• Το ατομικό μοντέλο του Bohr (1913 μ.Χ.)
• Το ατομικό μοντέλο του Sommerfeld (1916 μ.Χ.)
• Το ατομικό μοντέλο του Schrödinger (1926 μ.Χ.)

Εξηγούμε τι είναι τα ατομικά μοντέλα και πώς έχουν εξελιχθεί, από την αρχαιότητα έως τη σύγχρονη εποχή.

Αυτά τα μοντέλα επιδιώκουν να εξηγήσουν βασικά από τι αποτελείται η ύλη.

Τι είναι τα ατομικά μοντέλα;

Τα ατομικά μοντέλα είναι γνωστά ως διαφορετικές γραφικές αναπαραστάσεις του δομή και λειτουργία του άτομα. Τα ατομικά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί σε όλη την ιστορία του ανθρωπότητα από τις ιδέες που σε κάθε εποχή χειρίζονταν σχετικά με τη σύνθεση του ύλη.

Τα πρώτα ατομικά μοντέλα χρονολογούνται από την κλασική αρχαιότητα, όταν φιλόσοφοι και φυσιοδίφες τόλμησαν να σκεφτούν και να συμπεράνουν τη σύνθεση των πραγμάτων που υπάρχουν, δηλαδή της ύλης.

Ατομικό μοντέλο του Δημόκριτου (450 π.Χ.)

Η «Ατομική Θεωρία του Σύμπαντος» δημιουργήθηκε από τον Έλληνα φιλόσοφο Δημόκριτο μαζί με τον μέντορά του, Λεύκιππο. Εκείνη την εποχή το η γνώση δεν επιτεύχθηκαν μέσω πειραματισμός, αλλά μέσω του αιτιολογία λογικό, με βάση τη διατύπωση και τη συζήτηση ιδεών.

Ο Δημόκριτος πρότεινε ότι ο κόσμος αποτελείται από πολύ μικρά και αδιαίρετα σωματίδια, από ύπαρξη αιώνιο, ομοιογενές και ασυμπίεστο, που οι μοναδικές διαφορές τους ήταν στο σχήμα και το μέγεθος, ποτέ στην εσωτερική λειτουργία. Είναι σωματίδια βαφτίστηκαν ως «άτομα», λέξη που προέρχεται από την ελληνική atémnein y σημαίνει «αδιαίρετο».

Σύμφωνα με τον Δημόκριτο, ιδιότητες της ύλης καθορίζονταν από τον τρόπο ομαδοποίησης των ατόμων. Μεταγενέστεροι φιλόσοφοι όπως ο Επίκουρος προσέθεσαν στη θεωρία το κίνηση τυχαία άτομα.

Το ατομικό μοντέλο του Dalton (1803 μ.Χ.)

Το πρώτο ατομικό μοντέλο με επιστημονικές βάσεις γεννήθηκε εντός του χημεία, που προτάθηκε από τον John Dalton στα «Atomic Postulates» του. Υποστήριξε ότι τα πάντα ήταν φτιαγμένα από άτομα, αδιαίρετα και άφθαρτα, ακόμη και μέσω χημικές αντιδράσεις.

Ο Dalton πρότεινε ότι τα άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου ήταν ίσα μεταξύ τους και είχαν τα ίδια μάζα και ίσες ιδιότητες. Από την άλλη πλευρά, πρότεινε την έννοια του σχετικού ατομικού βάρους (το βάρος κάθε στοιχείου σε σχέση με το βάρος του υδρογόνου), συγκρίνοντας τις μάζες κάθε στοιχείου με τη μάζα του υδρογόνου. Πρότεινε επίσης ότι τα άτομα μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν χημικές ενώσεις.

Η θεωρία του Dalton είχε κάποια ελαττώματα. Ισχυρίστηκε ότι οι χημικές ενώσεις σχηματίστηκαν χρησιμοποιώντας τα λιγότερα δυνατά άτομα των στοιχείων τους. Για παράδειγμα, το μόριο του ΝερόΣύμφωνα με τον Dalton, θα ήταν HO και όχι H2O, που είναι ο σωστός τύπος. Από την άλλη, είπε ότι τα στοιχεία σε αέρια κατάσταση Ήταν πάντα μονατομικά (αποτελούμενα από ένα μόνο άτομο), αυτό που γνωρίζουμε δεν είναι πραγματικό.

Το ατομικό μοντέλο του Lewis (1902 μ.Χ.)

Ονομάζεται επίσης "Μοντέλο του Κυβικού Ατόμου", σε αυτό το μοντέλο Lewis πρότεινε τη δομή των ατόμων που κατανέμονται με τη μορφή κύβου, στις οκτώ κορυφές του οποίου ήταν οι ηλεκτρόνια. Αυτό επέτρεψε την πρόοδο στη μελέτη του σθένους ατομική και χημικούς δεσμούς, ειδικά μετά την ενημέρωσή του από τον Irving Langmuir το 1919, όπου ανύψωσε το «άτομο της κυβικής οκτάδας».

Αυτές οι μελέτες ήταν η βάση αυτού που είναι γνωστό σήμερα ως το διάγραμμα Lewis, ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για την εξήγηση του ομοιοπολικού δεσμού.

Το Ατομικό Μοντέλο του Τόμσον (1904 μ.Χ.)

Ο Thomson υπέθεσε ότι τα άτομα ήταν σφαιρικά με ηλεκτρόνια ενσωματωμένα σε αυτά.

Προτάθηκε από τον J. J. Thomson, ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο το 1897, αυτό το μοντέλο είναι πριν από την ανακάλυψη του πρωτόνια Υ νετρόνια, οπότε υπέθεσε ότι τα άτομα αποτελούνταν από μια θετικά φορτισμένη σφαίρα και τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια ήταν ενσωματωμένα σε αυτήν, όπως οι σταφίδες στην πουτίγκα. Ευδαιμονία μεταφορική έννοια Έδωσε στο μοντέλο το επίθετο «Μοντέλο σταφίδας».

Αυτό το μοντέλο έκανε μια εσφαλμένη πρόβλεψη του θετικού φορτίου στο άτομο, καθώς ανέφερε ότι ήταν κατανεμημένο σε όλο το άτομο. Αργότερα αυτό διορθώθηκε στο μοντέλο του Rutherford όπου ορίστηκε ο ατομικός πυρήνας.

Το ατομικό μοντέλο του Ράδερφορντ (1911 μ.Χ.)

Ο Έρνεστ Ράδερφορντ έκανε μια σειρά από πειράματα το 1911 από φύλλο χρυσού. Σε αυτά τα πειράματα προσδιόρισε ότι το άτομο αποτελείται από έναν θετικά φορτισμένο ατομικό πυρήνα (όπου συγκεντρώνεται το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του) και ηλεκτρόνια, τα οποία περιστρέφονται ελεύθερα γύρω από αυτόν τον πυρήνα. Σε αυτό το μοντέλο προτείνεται για πρώτη φορά η ύπαρξη του ατομικού πυρήνα.

Το ατομικό μοντέλο του Bohr (1913 μ.Χ.)

Όταν πηδούν από τη μια τροχιά στην άλλη, τα ηλεκτρόνια εκπέμπουν ένα φωτόνιο που διαφοροποιεί την ενέργεια μεταξύ των τροχιών.

Αυτό το μοντέλο ξεκινά στον κόσμο του φυσικός σε κβαντικά αξιώματα, επομένως θεωρείται μετάβαση μεταξύ της κλασικής μηχανικής και ποσοστό. Ο Δανός φυσικός Niels Bohr πρότεινε αυτό το μοντέλο για να εξηγήσει πώς τα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να έχουν σταθερές τροχιές (ή σταθερά επίπεδα ενέργειας) γύρω από τον πυρήνα. Εξηγεί επίσης γιατί τα άτομα έχουν χαρακτηριστικά φάσματα εκπομπής.

Στα φάσματα που πραγματοποιήθηκαν για πολλά άτομα, παρατηρήθηκε ότι τα ηλεκτρόνια του ίδιου ενεργειακού επιπέδου είχαν διαφορετικές ενέργειες. Αυτό έδειξε ότι υπήρχαν σφάλματα στο μοντέλο και ότι πρέπει να υπάρχουν υποεπίπεδα ενέργειας σε κάθε ενεργειακό επίπεδο.

Το μοντέλο του Bohr συνοψίζεται σε τρία αξιώματα:

• Τα ηλεκτρόνια ανιχνεύουν κυκλικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα χωρίς ακτινοβολία Ενέργεια.
• Οι τροχιές που επιτρέπονται για τα ηλεκτρόνια είναι εκείνες με μια ορισμένη τιμή γωνιακής ορμής (L) (ποσότητα περιστροφής ενός αντικειμένου) που είναι ακέραιο πολλαπλάσιο της τιμής, όπου h = 6,6260664 × 10-34 και n = 1, 2, 3 ….
• Τα ηλεκτρόνια εκπέμπουν ή απορροφούν ενέργεια όταν πηδούν από τη μια τροχιά στην άλλη και με αυτόν τον τρόπο εκπέμπουν ένα φωτόνιο που αντιπροσωπεύει τη διαφορά στην ενέργεια μεταξύ των δύο τροχιών.

Το ατομικό μοντέλο του Sommerfeld (1916 μ.Χ.)

Το μοντέλο του Sommerfeld βασίστηκε εν μέρει στα σχετικιστικά αξιώματα του Albert Einstein.

Αυτό το μοντέλο προτάθηκε από τον Arnold Sommerfield για να προσπαθήσει να καλύψει τις ελλείψεις του μοντέλου Bohr.

Βασίστηκε εν μέρει στα σχετικιστικά αξιώματα του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Μεταξύ των τροποποιήσεών του είναι ο ισχυρισμός ότι οι τροχιές των ηλεκτρονίων ήταν κυκλικές ή ελλειπτικές, ότι τα ηλεκτρόνια είχαν ηλεκτρική ροή πεζά και ότι από το δεύτερο ενεργειακό επίπεδο υπήρχαν δύο ή περισσότερα υποεπίπεδα.

Το ατομικό μοντέλο του Schrödinger (1926 μ.Χ.)

Προτάθηκε από τον Erwin Schrödinger από τις μελέτες των Bohr και Sommerfeld, συνέλαβε τα ηλεκτρόνια ως κυματισμούς της ύλης, που επέτρεψαν την επακόλουθη διατύπωση μιας πιθανολογικής ερμηνείας της κυματικής συνάρτησης (ένα μέγεθος που χρησιμεύει για την περιγραφή της πιθανότητα εύρεση ενός σωματιδίου στο διάστημα) του Max Born.

Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να μελετήσετε πιθανολογικά τη θέση ενός ηλεκτρονίου ή την ποσότητα του κίνηση αλλά όχι και τα δύο ταυτόχρονα, λόγω της Αρχής της Αβεβαιότητας του Heisenberg.

Αυτό είναι το ατομικό μοντέλο που ίσχυε στις αρχές του XXI αιώνα, με κάποιες μεταγενέστερες προσθήκες. Είναι γνωστό ως «Κβαντικό-Ουδελωτό Μοντέλο».