Atomové modely jsou teoretické reprezentace, které vědci vyvinuli v průběhu času, aby se pokusili porozumět struktuře a chování atomů, což jsou základní jednotky tvořící hmotu. Právě díky těmto atomovým modelům máme velké znalosti o vědě. Mnoho lidí to však dobře neví co jsou atomové modely.
Proto v tomto článku vysvětlíme, co jsou atomové modely, k čemu slouží, jak vznikly a jak jsou užitečné.
Co jsou atomové modely
Různá grafická znázornění atomové struktury a funkce se nazývají atomové modely. Atomový model byl vyvíjen v celé historii lidstva na základě představ o složení hmoty používaných v každé době.
Atom je nejmenší jednotka chemického prvku, která si zachovává své charakteristické vlastnosti. V průběhu historie navrhovali různí vědci a filozofové různé modely atomů, každý na základě informací a znalostí dostupných v té době. Jedním z prvních modelů byl ten, který navrhl řecký filozof Democritus, který navrhl, že hmota se skládá z nedělitelných částic nazývaných „atomy“, což v řečtině znamená „nedělitelná“.
Demokritův atomový model
"Kosmická atomová teorie" byla spoluzaložena řeckým filozofem Demokritem a jeho mentorem Leucipem. Znalosti se tehdy nezískávaly experimentováním, ale logickým uvažováním, myšlenkovou prezentací a diskusí.
Democritus navrhl, že svět se skládá z velmi malých a nedělitelných částic, věčně existujících, homogenních a nestlačitelných, které liší se pouze tvarem a velikostí, spíše než svou vnitřní funkcí.
Podle Démokrita jsou vlastnosti hmoty určeny způsobem, jakým jsou atomy poskládány. Pozdější filozofové, jako Epikuros, přidali k teorii náhodný pohyb atomů.
Daltonův atomový model
První vědecky podložený atomový model se zrodil v oblasti chemie, navržený Johnem Daltonem ve svém „Atomovém postulátu“. Věřil, že vše se skládá z atomů, nedělitelných a nezničitelných, a to i prostřednictvím chemických reakcí.
Dalton navrhl, že atomy stejného chemického prvku jsou si navzájem rovny, mají stejnou hmotnost a stejné vlastnosti. Na druhou stranu, vymyslel koncept relativní atomové hmotnosti (hmotnost každého prvku vzhledem k hmotnosti vodíku), porovnáním hmotnosti každého prvku s hmotností vodíku. Navrhl také, že atomy by se mohly vzájemně kombinovat za vzniku sloučenin, což souvisí s subatomární částice. Více o tomto modelu si můžete přečíst v článku o něm Daltonův atomový model.
Daltonova teorie měla určité nedostatky. Uvedl, že sloučeniny jsou tvořeny s použitím co nejmenšího počtu atomů prvků. Například podle Daltona by molekula vody byla H2O, nikoli H2O, což je správný vzorec. Na druhou stranu říká, že plynné prvky jsou vždy monatomické, což víme, že není pravda.
Lewisův model atomu
Také známý jako „kubický atomový model“, ve kterém Lewis navrhl distribuovanou atomovou strukturu ve tvaru krychle, s osmi vrcholy jsou elektrony. To vedlo k pokroku ve studiu atomové valence a chemické vazby, zvláště po aktualizaci v roce 1919 Irvingem Langmuirem, který navrhl „kubický oktetový atom“.
Tyto studie vytvořily základ toho, co je dnes známé jako Lewisovy diagramy, což jsou velmi užitečné nástroje pro vysvětlení kovalentních vazeb. Pro hlubší pochopení atomových interakcí se však můžete podívat na článek o obory fyziky.
Thomsonův atomový model
V druhé polovině XNUMX. století vědec JJ Thomson provedl experimenty s katodovými paprsky a navrhl model, ve kterém byl atom kladně nabitá koule, podobně jako koule těsta a záporně nabité elektrony byly rozptýleny uvnitř, jako rozinky v pudinku. Tento model se stal známým jako „model pudinkového pudinku“ a byl prvním návrhem vnitřní struktury atomu. Pro více informací se můžete podívat na Thomsonův atomový model.
Rutherfordův atomový model
Rutherfordův model vznikl na počátku XNUMX. století. Ve slavném experimentu Rutherford bombardoval zlatou fólii alfa částicemi a zjistil, že většina částic fólií prošla, ale několik se výrazně odklonilo. To vedlo Rutherford navrhnout, že atom měl ve svém středu malé, husté, kladně nabité jádro, zatímco elektrony kroužily kolem tohoto jádra ve značné vzdálenosti, jako planety kolem Slunce. Pro více podrobností můžete navštívit článek o Rutherfordův atomový model.
Atomový model Bohr
Na základě Rutherfordova modelu Niels Bohr v roce 1913 navrhl, aby se elektrony pohybovaly po kruhových drahách kolem jádra. Tyto oběžné dráhy byly kvantovány, což znamená, že pouze určité oběžné dráhy byly povoleny, zatímco jiné ne. Bohr také zjistil, že elektrony mohou přeskakovat mezi různými dráhami, vyzařovat nebo absorbovat energii ve formě fotonů, čímž se vysvětluje emise a absorpce světla atomy. Více se o tom můžete dozvědět v článku o Bohrův atomový model.
Sommerfeldův atomový model (1916 n. l.)
Sommerfeldův model byl částečně založen na postulátech relativity Alberta Einsteina. Tento model navrhl Arnold Sommerfield ve snaze kompenzovat nedostatky Bohrova modelu.
Částečně je založen na postulátech relativity Alberta Einsteina. Jeho modifikace zahrnovaly potvrzení, že dráha elektronu je kruhová nebo eliptická, že elektron má malý elektrický proud a že existují dvě nebo více podúrovní počínaje druhou energetickou hladinou.
Schrödingerův atomový model
Erwin Schrödinger v návaznosti na práci Bohra a Sommerfelda navrhl považovat elektrony za vlny hmoty, což umožnilo pozdější pravděpodobnostní interpretaci vlnové funkce (která popisuje velikost pravděpodobnosti nalezení osoby). Space), od Maxe Borna.
To znamená, že díky Heisenbergově principu neurčitosti je možné pravděpodobnostně studovat polohu elektronu nebo jeho hybnost, ale ne obojí. Toto je aktuální atomový model z počátku roku 2000, s některými dodatky provedenými později. Říká se tomu „model kvantových vln“.
Kvantový atomový model
Kvantový model, vyvíjený v průběhu XNUMX. století, je nejsložitější a aktuální. Vychází z teorie kvantové mechaniky a popisuje atom jako pravděpodobnostní mrak, kde elektrony nesledují přesné dráhy, ale spíše Nacházejí se v oblastech vesmíru s vyšší pravděpodobností jejich nalezení. Tento model umožnil hlubší pochopení elektronů a jejich chování a otevřel dveře pokrokům v moderní chemii a fyzice.
Doufám, že s těmito informacemi se můžete dozvědět více o tom, co jsou atomové modely a jaké typy modelů existovaly v průběhu historie.
