Мадэль атама Томсана

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Схематычнft ўяўленне мадэлі Томсана. У матэматычнай мадэлі Томсана «карпускулы» (электроны) былі размешчаны не выпадкова, а у кольцах, якія верцяцца.

Мадэль Томсана (інакш званая «пудынгавая мадэль атама») - мадэль атама, прапанаваная ў 1904 Джозефам Джонам Томсанам. Адкрыўшы ў 1897 электрон, Томсан выказаў здагадку, што «карпускулы» (так Томсан называў электроны, хоць яшчэ ў 1894 годзе Дж. Дж. Стоун прапанаваў называць «атамы электрычнасці» электронамі [1]) з'яўляюцца складовымі часткамі атама і вырашыў стварыць мадэль атама, якая адлюстроўвае гэтую здагадку.

Апісанне мадэлі[правіць | правіць зыходнік]

З пункту гледжання Томсана:

... Атамы элементаў складаюцца з некалькіх адмоўна зараджаных карпускул, якія знаходзяцца у сферы, якая мае аднастайна размеркаваны станоўчы электрычны зарад ...[2]

Атам па Томсану складаецца з электронаў, змешчаных у станоўча зараджаны «суп», кампенсуючы адмоўныя зарады электронаў, падобна адмоўна зараджаным «разыначкам» у станоўча зараджаным «пудынгу». Электроны, як меркавалася, былі размеркаваны па ўсім атаму. Было некалькі варыянтаў магчымага размяшчэння электронаў ўнутры атама, у прыватнасці верцяцца кольцы электронаў. У некаторых варыянтах мадэлі замест «супу» было прапанавана «воблака» станоўчага зарада.

Згодна з гэтай мадэллю, электроны маглі вольна круціцца у кроплі або воблаку такой станоўча зараджанай субстанцыі. Іх арбіты стабілізаваліся тым, што, пры выдаленні электрона ад цэнтра станоўча зараджанага воблакі, ён адчуваў павелічэнне сілы прыцягнення, якая вяртае яго назад, паколькі ўнутры яго арбіты было больш рэчывы процілеглага зарада, чым звонку (па законе Гаўса). У мадэлі Томсана электроны маглі вольна круціцца па кольцах, якія стабілізаваліся ўзаемадзеяння паміж электронамі, а спектры тлумачылі энергетычныя адрозненні паміж рознымі кальцавымі арбіты.

Артыкул Томсана быў апублікаваны ў сакавіку 1904 г. у Філасофскім часопісе (Philosophical Magazine), вядучым брытанскім навуковым часопісе таго часу. Томсан пазней спрабаваў растлумачыць з дапамогай сваёй мадэлі яркія спектральныя лініі некаторых элементаў, але не асоба ў гэтым атрымаў поспех.

Тым не менш, мадэль Томсана (таксама як падобная мадэль сатурніянскім кольцаў для электронаў атамаў, якую высунуў таксама ў 1904 Нагаока, па аналогіі з мадэллю кольцаў Сатурна Джэймса Клерка Максвела) стала раннім прадвеснікам больш позняй і больш паспяховай мадэлі Бора, якая прадстаўляе атам, як падабенства Сонечнай сістэмы.

Абвяржэнне мадэлі Томсана[правіць | правіць зыходнік]

Мадэль атама Томсана 1904 была аспрэчаная ў эксперыменце па рассейванні альфа-часціц на залатой фальзе ў 1909 годзе, які быў прааналізаваны Эрнэстам Рэзерфордам у 1911 [3] [4], выказаў здагадку, што ў атаме ёсць вельмі малое ядро, якое змяшчае вельмі вялікі станоўчы зарад (у выпадку золата, дастатковы, каб кампенсаваць зарад каля 100 электронаў), што прывяло да стварэння планетарнай мадэлі атама Рэзерфорда. Хоць атамны нумар золата роўны 79, адразу ж пасля з'яўлення артыкула Рэзерфорда ў 1911 Антоніус Ван дэн Брук зрабіў інтуітыўнаю здагадку, што атамны нумар і з'яўляецца зарадам ядра. Для вырашэння пытання патрабаваўся эксперымент. У 1913 Генры Мозлі эксперыментальна паказаў, што эфектыўны зарад ядра вельмі блізкі да атамнага нумару (рознасць, выяўленая Мозлі, была не больш за адзінку), прычым Мозлі спасылаўся толькі на працы Ван дэн Брука і Рэзерфорда. Гэтая праца ў выніку прывяла да стварэння ў тым жа годзе мадэлі атама Бора, падобнай на Сонечную сістэму (але з квантавымі абмежаваннямі), у якой ядро, якое мае станоўчы зарад, роўны атамным нумары, акружана роўным лікам электронаў на арбітальных пластах.

Цікавыя факты[правіць | правіць зыходнік]

  • З гэтай новай мадэллю Томсан адмовіўся ад сваёй больш ранняй гіпотэзы «туманнага атама» (nebular atom), якая ўяўляла атам якія складаюцца з нематэрыяльных віхур. Цяпер па меншай меры частка атама складалася з мікраскапічных адмоўна зараджаных карпускул Томсана, хоць астатняя станоўча зараджаная частка атама па-ранейшаму заставалася даволі туманнай і дрэнна-вызначанай.
  • Мадэль Томсана параўноўвалі (але не ён сам) з брытанскім дэсертам, пудынгам з разынкамі, адсюль пайшла назва гэтай мадэлі.

Зноскі

  1. G. J. Stoney, (1894). "Of the "Electron" or Atom of Electricity" (non math extract of paper). Philosophical Magazine, Series 5 38: 418–420. http://www.chemteam.info/Chem-History/Stoney-1894.html. 
  2. J.J. Thomson. "On the Structure of the Atom: an Investigation of the Stability and Periods of Oscillation of a number of Corpuscles arranged at equal intervals around the Circumference of a Circle; with Application of the Results to the Theory of Atomic Structure" (extract of paper). Philosophical Magazine Series 6 7 (39). doi:10.1080/14786440409463107. http://www.chemteam.info/Chem-History/Thomson-Structure-Atom.html. 
  3. Joseph A. Angelo (2004). Nuclear Technology. Greenwood Publishing. ISBN 1-57356-336-6. 
  4. Akhlesh Lakhtakia (Ed.) (1996). Models and Modelers of Hydrogen. World Scientific. ISBN 981-02-2302-1.