Modelul atomic al lui Thomson

O reprezentare schematică a modelului atomic al lui Thomson, numit și modelul panettone. În modelul lui Thomson „corpusculii” (adică particulele încărcate negativ, electronii moderni) erau aranjați ordonat, în inele rotative

Modelul atomic al lui Thomson , numit și modelul atomic al panettonei , este o ipoteză asupra structurii atomului propusă de Joseph John Thomson în 1904, înainte de descoperirea nucleului atomic . În acest model, atomul este alcătuit dintr-o distribuție difuză a sarcinii pozitive în interiorul căreia sunt introduse sarcini negative. În general, atomul este neutru din punct de vedere electric. Conform acestui model, atomul ar fi, prin urmare, substanțial plin.

Descrierea modelului

Descoperirea electronului a pus problema definirii unui nou model al atomului. Thomson a numit aceste sarcini negative „corpusculi”, deși George Johnstone Stoney a propus în 1894 să le numească „atomi de electricitate”. ^[1] Opera lui Thomson a fost publicată în ediția din martie 1904 a revistei Philosophical Magazine . ^[2]

În el, Thomson, preluând o idee veche a lui Lord Kelvin , a propus un model continuu pentru atom: atomul a fost văzut ca un nor de sarcină pozitivă, iar electronii au fost aranjați în interiorul acestuia într-un mod aproape aleatoriu ^{(vezi paragraful următor),} cum ar fi candizat fructe în tortul tipic britanic de Crăciun, budincă de prune sau stafide în panettone italian. Din aceasta, modelul atomic al lui Thomson este indicat în mod colocvial ca un model de budincă de prune , adaptat în italiană ca model panettone . Cu toate acestea, este important de reținut că electronii, deși aranjați aleatoriu, NU sunt statici, ci parcurg orbite circulare periodice în jurul centrului norului. ^[3]

În model, electronii sunt supuși , datorită efectului norului pozitiv și legii lui Gauss , unei forțe elastice de întoarcere spre centru (tendință ${\textstyle -k{\vec {r}}}$ ${\ textstyle -k {\ vec {r}}}$ ${\ textstyle -k {\ vec {r}}}$ ). Astfel, prezice cu succes interacțiunea atomilor cu radiația electromagnetică la frecvențe joase, precum cele ale luminii vizibile și ale undelor radio și ale razelor X. ^[4]

Refutarea modelului și a noilor modele atomice

Thomson a avut și ideea de a explica, în schimb, spectrele de emisie (adică interacțiunea cu radiațiile de înaltă frecvență, cum ar fi cea a razelor gamma) cu tranziția electronilor între diferite niveluri orbitale. ^[2] El a emis ipoteza, de fapt, că, datorită interacțiunilor respingătoare dintre diferiții electroni, aceștia și-au organizat traiectoria în cochilii concentrice și ordonate, câte un electron pe cochilie, astfel încât să nu se ciocnească niciodată. Teoria a reușit (practic întâmplător) să explice unele spectre atomice, dar a eșuat cu toate celelalte: spectrele NU erau atribuibile acestui model. Ideea scoicilor ar fi fost reaplicată, cu succes, de Bohr în rafinarea modelului atomic de la Rutherford, 9 ani mai târziu, în care electronii sunt legați de atom cu o forță newtoniană (trend ${\textstyle k{\frac {{\hat {e}}_{r}}{r^{2}}}}$ ${\ textstyle k {\ frac {{\ hat {e}} _ {r}} {r ^ {2}}}}$ ${\ textstyle k {\ frac {{\ hat {e}} _ {r}} {r ^ {2}}}}$ , ca cea a unei planete din jurul Soarelui) și nu cu o forță elastică (trend ${\textstyle -k{\vec {r}}}$ ${\ textstyle -k {\ vec {r}}}$ ${\ textstyle -k {\ vec {r}}}$ ) ^[5] .

Cu toate acestea, această problemă nu a fost cea mai mare pentru acest model. Mai degrabă, nedumeririle au fost legate de problemele evidente de stabilitate și instabilitate pe care le are modelul și, prin urmare, de inexplicabilitatea radioactivității, fără a recurge la existența altor tipuri de forțe în afară de cea electromagnetică și gravitațională. Din acest motiv, în același an fizicianul japonez Hantarō Nagaoka a propus modelul saturnian pentru atom; cu toate acestea, acest lucru a fost în scurt timp respins deoarece, deși stabil pentru perturbațiile radiale, sa dovedit instabil pentru perturbațiile longitudinale.

În cele din urmă, în 1908, experimentul Geiger și Marsden au respins definitiv ambele modele în mod experimental; după cum a interpretat Ernest Rutherford în 1911, ^{[6] a} arătat că sarcina pozitivă a fost concentrată într-un nucleu foarte mic în centrul atomului. Aceasta a dat naștere modelului atomic „planetar” și a demonstrat definitiv existența unei Forțe Nucleare capabile să țină împreună sarcina pozitivă.

Mai târziu, în 1913 Bohr și Sommerfeld, pornind de la modelul planetar, i-au impus axioma de cuantificare pentru orbitele electronilor. Acest model , acceptat și astăzi, ca mai sus, este capabil să explice cu succes spectrele de emisie și absorbție atomică, precum și legăturile moleculare și orice alt fenomen al chimiei. ^[5] După această etapă, fizica experimentală de frontieră a început studierea nucleelor .

Notă

^ GJ Stoney ,, Din „electronul” sau atomul electricității , înRevista filosofică , seria 5 , vol. 38, 1984, pp. 418-420 (arhivat din original la 8 august 2005) .
^ ^a ^b JJ Thomson, Despre structura atomului: o investigație a stabilității și perioadelor de oscilare a unui număr de corpusculi dispuși la intervale egale în jurul circumferinței unui cerc; cu aplicarea rezultatelor la teoria structurii atomice , în revista filozofică seria 6 , vol. 7, nr. 39 (arhivat din original la 9 septembrie 2007) .
^ Luigi E. Picasso, Lecții de fizică generală II .
^ Claudio Bonati, Some notes for Physics 3 , 3 iunie 2019, pp. 72-74.
^ ^a ^b Kenichi Konishi și Giampiero Paffuti, Mecanica cuantică: nouă introducere .
^ Joseph A. Angelo,Nuclear Technology , Greenwood Publishing Group , 2004, ISBN 1-57356-336-6 .

Elemente conexe

linkuri externe

( EN ) Modelul atomic al lui Thomson , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica

[1] GJ Stoney ,, Din „electronul” sau atomul electricității , înRevista filosofică , seria 5 , vol. 38, 1984, pp. 418-420 (arhivat din original la 8 august 2005) .

[:1-2] JJ Thomson, Despre structura atomului: o investigație a stabilității și perioadelor de oscilare a unui număr de corpusculi dispuși la intervale egale în jurul circumferinței unui cerc; cu aplicarea rezultatelor la teoria structurii atomice , în revista filozofică seria 6 , vol. 7, nr. 39 (arhivat din original la 9 septembrie 2007) .

[3] Luigi E. Picasso, Lecții de fizică generală II .

[4] Claudio Bonati, Some notes for Physics 3 , 3 iunie 2019, pp. 72-74.

[:0-5] Kenichi Konishi și Giampiero Paffuti, Mecanica cuantică: nouă introducere .

[6] Joseph A. Angelo,Nuclear Technology , Greenwood Publishing Group , 2004, ISBN 1-57356-336-6 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6] a