i love this story. É uma história de como as ideias mudaram sobre a natureza do átomo. Estas são as notas (e diagramas) que eu uso quando ensino a natureza atômica da matéria para majores não-científicos. A melhor coisa sobre esta história é que ela é um grande exemplo de ciência. Ciência (ou cientistas) construir um modelo. Se aparecerem novas provas, o modelo muda. Existem vários outros sites que descrevem todas estas coisas, eu vou listar um casal no final deste post.

Típico modelo de livro didático de um átomo

Procurar em uma introdução, não-ciência majors livro e provavelmente você vai ver uma imagem como esta do átomo. Este modelo tem algumas boas ideias, mas no geral tem alguns problemas. A chave (e não Pontos incorretos) deste modelo são:

• O átomo é feito de prótons, nêutrons e elétrons
• a Maior parte do espaço é ocupada pela área onde os elétrons existem
• Os prótons e nêutrons estão no núcleo do átomo, denominada núcleo

grego Modelo do Átomo

por Isso, sempre tem que voltar para os Gregos, não é? Bem, eles fizeram muitas coisas. Eu sei que eles eram realmente cientistas, mas ainda é um bom lugar para começar. Aqui está uma foto do busto de Demócrito.

Na vida real, ele provavelmente tinha cor. Demócrito é creditado com a criação do átomo. A questão era, o que aconteceria se você continuasse pegando algo (como uma árvore) e quebrando em pedaços menores e menores? Seria sempre um pedaço de árvore? Podes continuar a parti-lo em pedaços cada vez mais pequenos? Demócrito disse que se você continuar a quebrá-lo, você iria chegar a um tamanho que não poderia mais ser quebrado. Esta seria a peça indivisível. Em grego, atomos = indivisível. Assim, o átomo. (Eu sei que há mais para os Gregos, mas eu preciso de um lugar para começar)

Dalton Modelo

eu não estou indo para ir para a evidência experimental para Dalton o modelo de átomo, é uma coisa boa though. Deixe-me apenas dizer o que Dalton disse:

• coisas podem ser quebradas em elementos (as coisas listadas na tabela periódica).os elementos são átomos com massas diferentes.os compostos são uma combinação de elementos. Como água, sal ou pizza.basicamente, Dalton expandiu a ideia grega do átomo. Um átomo é uma coisa pequena, e há massas diferentes com propriedades diferentes.
  

  J. Jonah Jameson Thomson – (AKA J. J.)

  

  Thomson jogado com os raios catódicos. Estes são apenas feixes de electrões (mas os raios catódicos soam mais frios). Ao ter o feixe interage com campos elétricos e magnéticos, Thomson foi capaz de determinar a razão massa / carga de um elétron. Então, a partir daí ele sabia que o elétron veio do átomo, ele tinha uma carga negativa e uma pequena massa. Eis o modelo que ele propôs.

  

  Thomson teve a ideia de átomo e tentou incorporar as provas para o elétron. Neste modelo, os elétrons são as coisas pequenas e o resto é alguma matéria positiva. Isto é comumente chamado de modelo de pudim de plumb porque os elétrons são como coisas em pudim positivo.

  Espalhamento de Rutherford

  

  Ernest Rutherford disse um dia, “ei, eu acho que vai filmar algumas coisas em átomos.”Tenho certeza que sua esposa disse “Oh, Ernie” (ela provavelmente o chamou de Ernie) “se isso faz você feliz de jogar com suas pequenas coisas de física, vá em frente. Sei o quanto gostas.”Foi o que ele fez. Ele atirou algumas partículas alfa (que são realmente apenas o núcleo de um átomo de hélio) em uma folha de ouro muito fina. Aqui está um diagrama de sua experiência.

  

  Se você atirar estas positivo partículas alfa neste positivo pudim de átomo, eles devem, principalmente, saltam fora, certo? Não foi isso que aconteceu. Rutherford descobriu que a maioria deles atravessou o papel de alumínio. Alguns recuperaram. Como poderia ser se o modelo de pudim de ameixa estava correcto? A experiência de Rutherford provocou uma mudança no modelo atômico. Se as partículas alfa positivas passassem pela folha, mas algumas voltavam. E se eles já sabiam que o elétron era pequeno e negativo, então o átomo deve ter um pequeno núcleo positivo com os elétrons ao seu redor.

  Bohr Modelo

  

  O modelo proposto por Niels Bohr é o que você vai ver em um monte de introdução à ciência textos. Há muitas boas ideias neste modelo, mas não é ele que concorda com todas as provas actuais. O modelo tenta fazer uma conexão entre a luz e os átomos.suponha que pega um pouco de luz e deixa que cores diferentes dobrem quantidades diferentes (pense arco-íris). Desta forma, você poderia ver que cores estão presentes Para Diferentes Fontes de luz. Aqui estão três fontes de luz diferentes.

  

  Talvez a luz da lâmpada é o que você esperaria. Estas são as cores do arco-íris. No entanto, suponha que você pegou um pouco de gás hidrogênio e o excitou. Haveria apenas certas cores (apenas certos comprimentos de onda) da luz produzida. Se você brilhar luz através de algum gás hidrogênio, haverá faixas escuras de luz nessas mesmas cores.

  Assim, Bohr disse que essas cores de luz no gás de hidrogênio correspondem a diferentes níveis de energia do elétron de hidrogênio pode ter. E esta é a chave para o modelo de Bohr – elétrons só podem estar em certos níveis de energia no átomo. Isto é uma loucura (pelo menos foi uma loucura pelo seu tempo). Pense em um planeta orbitando o sol. Pode estar em qualquer nível de energia. Neste caso, há uma força gravitacional atraindo o planeta que produz o movimento orbital. Isto vai funcionar em qualquer lugar do sistema solar.

  O físico inicial pensava no elétron em um átomo muito parecido com um planeta orbitando o sol. A principal diferença é que o elétron (no modelo de Bohr) Orbita devido a uma interação elétrica e não uma interação gravitacional. Bem, a outra diferença no modelo de Bohr é que o elétron não pode orbitar (se ele faz órbita, o que não faz) a qualquer distância e qualquer energia. Eis a essência do modelo Bohr.

  

  O modelo de Bohr depende de uma conexão entre a freqüência da luz e da energia da mudança de nível. Se a luz de uma frequência correspondente à mudança de energia interage com o átomo, o elétron pode absorver a luz e saltar para um nível. Se um electrão excitado salta para um nível, perde energia. A energia que o elétron perde torna-se luz com uma frequência correspondente a uma mudança na energia.

  O modelo de Bohr pode ser bastante confuso para introdutório alunos, mas o ponto importante é que esse modelo não concorda com as seguintes provas.protões estão no núcleo com é pequeno comparado com o tamanho do átomo

• Para um determinado elemento, apenas certas frequências (cores) de luz são absorvidas ou emitidas.

Schrodinger e modelo Heisenberg

há um ponto chave sobre o modelo Bohr que não é mais aceito nos modelos atuais do átomo. No modelo de Bohr, acredita-se que os elétrons ainda orbitam o núcleo assim como os planetas orbitam o sol. Na verdade, isto é algo que não podemos dizer é verdade. O problema dos átomos e electrões é que nós, humanos, excepto eles, obedecemos às mesmas regras que coisas como bolas de basebol e planetas. Na verdade, as regras são as mesmas, mas bolas de basebol e planetas seguem as regras da mecânica quântica sem que nós humanos notemos.acontece que não podemos realmente dizer nada sobre a trajetória ou posição dos elétrons em um átomo. O que podemos dizer é tudo sobre probabilidades. Podemos dizer que Regiões um elétron é provável ser. Aqui está um diagrama que pode ajudar. Estas são as distribuições de probabilidade para os diferentes níveis de energia em um átomo (da wikipedia)

Resumo

os Cientistas construir modelos. Quando novas evidências são coletadas, os modelos mudam.

Links

• História do Átomo – esta é uma página antiga, que tem algumas imagens quebradas, mas ainda é boa coisa
• Universidade do Colorado, a Física 2000 – novo, velho, mas bom (se não um pouco bobo)
• Physlet Bohr modelo
• Tutorial sobre átomos
• Taxas – Demócrito
• Taxas – J. J. Thomson
• Taxas – Ernest Rutherford
• Taxas – Niels Bohr

Update:

eu esqueci completamente que eu fiz uma vídeo aula para este mesmo material. Se gostas de ouvir e ver em vez de ler, vê isto.

Matter and Atoms from Rhett Allain on Vimeo.

também, há um grande livro sobre a história do átomo. History of Physics by Isaac Asimov. Eu recomendo muito esse livro,mesmo que ele não está mais na impressão. Encontrei a minha cópia numa livraria usada.