หุ้น:
แบบจำลองอะตอมของทอมสันลักษณะการทดลองสมมุติฐาน
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน ได้รับการยอมรับในโลกสำหรับการให้แสงแรกในการกำหนดค่าของโปรตอนและอิเล็กตรอนภายในโครงสร้างของอะตอม ทอมสันเสนอว่าอะตอมมีลักษณะเหมือนกันและมีประจุเป็นบวกในลักษณะที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยมีอินเลย์แบบสุ่มของอิเล็กตรอนในแต่ละอะตอม.
เพื่ออธิบายมันทอมสันเปรียบเทียบแบบจำลองของเขากับพุดดิ้งพลัม คำอุปมานี้ภายหลังถูกใช้เป็นชื่อทางเลือกสำหรับโมเดล อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีความไม่สอดคล้องกันหลายประการ (ทางทฤษฎีและการทดลอง) เกี่ยวกับการกระจายของประจุไฟฟ้าภายในอะตอมโมเดลของทอมสันถูกทิ้งในปี 1911.
ดัชนี
- 1 ต้นกำเนิด
- 2 ลักษณะ
- 3 การทดลองเพื่อพัฒนาแบบจำลอง
- 3.1 รังสีแคโทด
- 3.2 วิวัฒนาการในการสืบสวน
- 3.3 ทำซ้ำการทดสอบ
- 4 สมมุติฐาน
- 5 รูปแบบการโต้เถียง
- 6 ข้อ จำกัด
- 6.1 การสอบสวนรัทเธอร์ฟอด
- 6.2 ข้อเสนอใหม่
- 7 บทความที่น่าสนใจ
- 8 อ้างอิง
ที่มา
แบบจำลองอะตอมนี้ถูกเสนอโดยโจเซฟจอห์น "เจ. เจ." ทอมสันนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในปี 2447 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายองค์ประกอบของอะตอมตามแนวคิดที่เรามีความรู้ในตอนนั้น.
นอกจากนี้ทอมสันยังรับผิดชอบการค้นพบอิเล็กตรอนในปลายศตวรรษที่ 19 เป็นที่น่าสังเกตว่ารูปแบบอะตอมของทอมสันนั้นถูกเสนอขึ้นมาไม่นานหลังจากการค้นพบอิเล็กตรอน แต่ก่อนที่จะทราบถึงการมีอยู่ของนิวเคลียสอะตอม.
ดังนั้นข้อเสนอประกอบด้วยการกำหนดค่าการกระจายของประจุลบทั้งหมดภายในโครงสร้างอะตอมซึ่งในทางกลับกันประกอบด้วยมวลสม่ำเสมอของประจุบวก.
คุณสมบัติ
- อะตอมมีประจุเป็นกลาง.
- มีแหล่งกำเนิดประจุบวกที่ทำให้ประจุลบของอิเล็กตรอนเป็นกลาง.
- ประจุบวกนี้กระจายอย่างสม่ำเสมอในอะตอม.
- ในคำพูดของ Thomson "corpuscles ที่เป็นประจุลบ" - นั่นคืออิเล็กตรอน - บรรจุอยู่ภายในมวลสม่ำเสมอของประจุบวก.
- อิเล็กตรอนสามารถได้มาอย่างอิสระภายในอะตอม.
- อิเล็กตรอนมีวงโคจรที่คงที่การโต้แย้งตามกฎของเกาส์ ถ้าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่าน "มวล" บวกแรงภายในภายในอิเล็กตรอนจะสมดุลกันโดยประจุบวกที่สร้างขึ้นโดยอัตโนมัติรอบ ๆ วงโคจร.
- รูปแบบของทอมสันเป็นที่รู้จักกันแพร่หลายในประเทศอังกฤษว่าเป็นรูปแบบของพุดดิ้งพรุนเนื่องจากการกระจายของอิเล็กตรอนที่เสนอโดยทอมสันนั้นคล้ายคลึงกับการจำหน่ายลูกพลัมในขนมกล่าว.
ทดลองพัฒนาแบบจำลอง
ทอมสันทำการทดสอบหลายครั้งด้วยหลอดรังสีแคโทดเพื่อทดสอบคุณสมบัติของอนุภาคอะตอมและวางรากฐานของแบบจำลองของเขา หลอดรังสีแคโทดเป็นหลอดแก้วที่มีปริมาณอากาศเกือบหมดแล้ว.
หลอดเหล่านี้มีกระแสไฟฟ้าพร้อมแบตเตอรี่ที่ทำให้ขั้วหลอดมีขั้วลบประจุลบ (แคโทด) และขั้วบวกประจุบวก (ขั้วบวก).
พวกเขายังปิดผนึกทั้งสองด้านและอยู่ภายใต้ระดับแรงดันสูงโดยการใช้กระแสไฟฟ้าของสองขั้วไฟฟ้าที่วางอยู่บนแคโทดของอุปกรณ์ การกำหนดค่านี้ทำให้เกิดการไหลเวียนของลำอนุภาคจากแคโทดไปยังหลอดแอโนด.
แคโทดรังสี
มีที่มาของชื่อของเครื่องมือประเภทนี้เนื่องจากพวกเขาถูกเรียกว่ารังสีแคโทดเนื่องจากจุดทางออกของอนุภาคภายในหลอด โดยการทาสีขั้วบวกของหลอดด้วยวัสดุเช่นฟอสฟอรัสหรือตะกั่วปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่ปลายด้านบวกเมื่อลำแสงของอนุภาคชนกับมัน.
ในการทดลองของเขาทอมสันได้พิจารณาความเบี่ยงเบนของลำแสงในเส้นทางจากแคโทดไปยังขั้วบวก ต่อมาทอมสันพยายามตรวจสอบคุณสมบัติของอนุภาคเหล่านี้: โดยทั่วไปคือประจุไฟฟ้าและปฏิกิริยาระหว่างพวกเขา.
นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษวางแผ่นไฟฟ้าสองแผ่นที่มีประจุตรงข้ามที่ปลายด้านบนและล่างของหลอด เนื่องจากโพลาไรเซชันนี้ลำแสงถูกเบี่ยงเบนไปทางแผ่นประจุบวกซึ่งวางอยู่บนป้ายด้านบน.
ด้วยวิธีนี้ทอมสันแสดงให้เห็นว่ารังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบซึ่งเนื่องจากประจุตรงข้ามถูกดึงดูดเข้าหาแผ่นประจุบวก.
วิวัฒนาการในการวิจัย
ทอมสันพัฒนาสมมติฐานของเขาและหลังจากการค้นพบนั้นวางแม่เหล็กสองอันไว้ที่ทั้งสองด้านของท่อ การรวมตัวกันนี้ยังส่งผลต่อความเบี่ยงเบนบางอย่างของรังสีคาโธดิก.
ด้วยการวิเคราะห์สนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องทอมสันสามารถกำหนดอัตราส่วนมวลต่อประจุของอนุภาคอะตอมและตรวจพบว่ามวลของอนุภาคแต่ละอนุภาคนั้นไม่มีความสำคัญเมื่อเทียบกับมวลอะตอม.
J.J. ทอมสันสร้างอุปกรณ์ที่นำหน้าการประดิษฐ์และความสมบูรณ์แบบของสิ่งที่เรียกว่าสเปคโตรมิเตอร์.
อุปกรณ์นี้ทำการวัดความสัมพันธ์ระหว่างมวลและประจุของไอออนได้อย่างแม่นยำซึ่งให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์อย่างมากในการกำหนดองค์ประกอบขององค์ประกอบที่มีอยู่ในธรรมชาติ.
ทำซ้ำการทดสอบ
ทอมสันทำการทดลองแบบเดียวกันหลายครั้งในการปรับเปลี่ยนโลหะที่เขาใช้สำหรับการจัดวางขั้วไฟฟ้าในหลอดรังสีแคโทด.
ในที่สุดเขาตัดสินว่าคุณสมบัติของลำแสงคงที่โดยไม่คำนึงถึงวัสดุที่ใช้สำหรับขั้วไฟฟ้า นั่นคือปัจจัยนี้ไม่ได้เป็นตัวกำหนดในการดำเนินการทดสอบ.
การศึกษาของ Thomson มีประโยชน์มากในการอธิบายโครงสร้างโมเลกุลของสารบางชนิดรวมถึงการก่อตัวของพันธะอะตอม.
สมมุติฐาน
แบบจำลองของ Thomson นำมารวมกันในคำแถลงเดียวข้อสรุปที่ดีของนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ John Dalton เกี่ยวกับโครงสร้างอะตอมและบอกใบ้ถึงการมีอยู่ของอิเล็กตรอนในแต่ละอะตอม.
นอกจากนี้ทอมสันยังได้ทำการศึกษาหลายครั้งเกี่ยวกับโปรตอนในก๊าซนีออนและแสดงให้เห็นถึงความเป็นกลางทางไฟฟ้าของอะตอม อย่างไรก็ตามประจุบวกของอะตอมถูกเสนอเป็นมวลสม่ำเสมอและไม่เป็นอนุภาค.
การทดลองของ Thomson เกี่ยวกับรังสีแคโทดทำให้เกิดการออกเสียงตามหลักวิทยาศาสตร์ดังนี้
- รังสีแคโทดนั้นประกอบด้วยอนุภาคย่อยของประจุลบ Thomson เริ่มแรกกำหนดอนุภาคเหล่านี้เป็น "corpuscles".
- มวลของอนุภาคย่อยแต่ละอะตอมมีค่าเพียง 0.0005 เท่าของมวลอะตอมไฮโดรเจน.
- อนุภาคอะตอมเหล่านี้พบได้ในอะตอมทั้งหมดขององค์ประกอบทั้งหมดของโลก.
- อะตอมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า นั่นคือประจุลบของ "corpuscles" บรรจุด้วยประจุบวกของโปรตอน.
รูปแบบการโต้เถียง
แบบจำลองอะตอมของ Thomson ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมากในแวดวงวิทยาศาสตร์ขณะที่มันขัดแย้งกับแบบจำลองอะตอมของดาลตัน.
หลังถูกตั้งสมมติฐานว่าอะตอมเป็นหน่วยที่แยกไม่ออกแม้จะมีการรวมกันที่อาจเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาเคมี.
ดังนั้นดาลตันจึงไม่ได้พิจารณาการมีอยู่ของอนุภาคย่อยเช่นอะตอมภายในอะตอม.
ในทางตรงกันข้ามทอมสันพบรูปแบบใหม่ที่ให้คำอธิบายทางเลือกขององค์ประกอบอะตอมและอะตอมย่อยหลังจากการค้นพบอิเล็กตรอน.
แบบจำลองอะตอมของทอมสันถูกเปิดเผยอย่างรวดเร็วโดยการเปรียบเทียบกับของหวานยอดนิยมของอังกฤษ "พลัมพุดดิ้ง" มวลของพุดดิ้งเป็นสัญลักษณ์ของมุมมองที่สำคัญของอะตอมและพลัมเป็นตัวแทนของอิเล็กตรอนแต่ละตัวที่ประกอบเป็นอะตอม.
ข้อ จำกัด
แบบจำลองที่แนะนำโดย Thomson นั้นได้รับความนิยมและการยอมรับอย่างมากในเวลานั้นและทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นในการตรวจสอบโครงสร้างอะตอมและปรับแต่งรายละเอียดที่เกี่ยวข้อง.
สาเหตุที่สำคัญของการยอมรับของแบบจำลองก็คือมันปรับตัวอย่างไรกับการสังเกตของการทดลองรังสีแคโทดของทอมสัน.
อย่างไรก็ตามตัวแบบมีโอกาสสำคัญในการปรับปรุงเพื่ออธิบายการกระจายของประจุไฟฟ้าภายในอะตอมทั้งประจุบวกและประจุลบ.
การสืบสวนของรัทเธอร์ฟอด
ต่อมาในทศวรรษที่ 1910 โรงเรียนวิทยาศาสตร์นำโดยทอมสันยังคงทำการตรวจสอบแบบจำลองโครงสร้างอะตอม.
นี่คือวิธีที่เออร์เนสรัทเธอร์ฟอร์ดอดีตนักเรียนของทอมสันกำหนดข้อ จำกัด ของแบบจำลองอะตอมของทอมสันใน บริษัท นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเออร์เนสต์มาร์สเดนและนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันฮันส์เกเกอร์.
นักวิทยาศาสตร์ทั้งสามคนทำการทดลองหลายครั้งด้วยอนุภาคอัลฟา (α) นั่นคือนิวเคลียสที่แตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุล 4He โดยไม่มีอิเล็กตรอนปกคลุมอยู่รอบตัวพวกเขา.
อนุภาคประเภทนี้ประกอบด้วยโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัวซึ่งเป็นสาเหตุให้ประจุบวกมีประจุสูง อนุภาคอัลฟ่าเกิดขึ้นในปฏิกิริยานิวเคลียร์หรือโดยการทดลองกับการสลายกัมมันตรังสี.
Rutherford ออกแบบการจัดเรียงที่อนุญาตให้ประเมินพฤติกรรมของอนุภาคแอลฟาเมื่อข้ามสารที่เป็นของแข็งเช่นแผ่นทอง.
ในการวิเคราะห์เส้นทางพบว่ามีอนุภาคบางส่วนแสดงมุมเบี่ยงเบนเมื่อเจาะแผ่นทองคำ ในอีกกรณีหนึ่งก็มีการรับรู้การตีกลับเล็กน้อยในองค์ประกอบช็อต.
หลังจากการตรวจสอบด้วยอนุภาคอัลฟารูเทอร์ฟอดดาวอังคารและไกเกอร์แย้งโมเดลอะตอมของทอมสันและเสนอให้แทนที่โครงสร้างอะตอมใหม่.
ข้อเสนอใหม่
ข้อเสนอของรัทเธอร์ฟอร์ดและเพื่อนร่วมงานของเขาคืออะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งมีประจุบวกและวงแหวนอิเล็กตรอนถูกรวมอยู่รอบ ๆ.
การค้นพบนิวเคลียสอะตอมโดยรัทเธอร์ฟอร์ดทำให้อากาศใหม่สำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตามหลายปีต่อมาโมเดลนี้ก็ถูกเพิกถอนและแทนที่ด้วยโมเดลอะตอม Bohr.
บทความที่น่าสนใจ
แบบจำลองอะตอมของSchrödinger.
แบบจำลองอะตอมของ Broglie.
แบบจำลองอะตอมของ Chadwick.
แบบจำลองอะตอมของไฮเซนเบิร์ก.
แบบจำลองอะตอมของเพอร์ริน.
แบบจำลองอะตอมของดาลตัน.
แบบจำลองอะตอมของ Dirac Jordan.
แบบจำลองอะตอมของพรรคประชาธิปัตย์.
แบบจำลองอะตอมของ Bohr.
การอ้างอิง
- การค้นพบอิเล็กตรอนและนิวเคลียส (s.f. ) สืบค้นจาก: khanacademy.org
- J.J. ทฤษฎีและชีวประวัติของทอมสัน (s.f. ) ดึงมาจาก: thoughtco.com
- ทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่: แบบจำลอง (2550) สืบค้นจาก: abcte.org
- แบบจำลองอะตอมทอมสัน (1998) สารานุกรม Britannica, Inc. สืบค้นจาก: britannica.com
- Wikipedia, สารานุกรมเสรี (2018) แบบจำลองอะตอมของทอมสัน สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
- Wikipedia, สารานุกรมฟรี (2018) พุดดิ้งแบบพลัม สืบค้นจาก: en.wikipedia.org