Άτομο από τον Δημόκριτο στο Βohr Ατομικά φαινόμενα Άτομο από τον Δημόκριτο στο Βohr

Πρότυπα Thomson - Rutherford Μια πρώτη απάντηση δίνουν οι Ίωνες Φιλόσοφοι: Δημόκριτος, Λεύκιππος, και αργότερα ο Eπίκουρος. Εικόνες: πάνω Δημόκριτος (470-360 π.Χ.), κάτω Επίκουρος (341 -270 π.Χ.)

Τι υποστηρίζουν: H ύλη αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια (ά-τομα). Tα άτομα διαφέρουν μεταξύ τους στο σχήμα και στο μέγεθος. Tα άτομα δεν δημιουργούνται και δεν καταστρέφονται. Tα άτομα βρίσκονται σε συνεχή κίνηση. Tα φυσικά φαινόμενα οφείλονται στην κίνηση των ατόμων. Ο σχηματισμός των σωμάτων οφείλεται στην ένωση διαφορετικών ατόμων, ενώ η καταστροφή τους στον διαχωρισμό των ατόμων.

Η ατομική θεωρία των Ιώνων φιλοσόφων είναι μια φιλοσοφική θεωρία. καταπολεμήθηκε από τον Πλάτωνα και τον Αριστοτέλη και τελικά πέφτει σε αφάνεια.

αρχές 19ου αιώνα: τέλος 19ου αιώνα: John Dalton J. J. Thomson πειραματικές ανακαλύψεις των νόμων της Χημείας, εισαγωγή της σύγχρονης ατομικής θεωρίας. τέλος 19ου αιώνα: J. J. Thomson Aνακάλυψη ηλεκτρονίου. John Dalton (1766-1844)

Συμπεράσματα: Το άτομο έχει εσωτερική δομή. Τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, άρα έχουν ίση ποσότητα θετικού και αρνητικού φορτίου. H μάζα του θετικά φορτισμένου τμήματος είναι μεγαλύτερη από τη μάζα των ηλεκτρονίων.

Το ερώτημα που προέκυψε μετά από αυτά είναι: Ποια είναι η κατανομή του φορτίου και της μάζας στο εσωτερικό του ατόμου;

Πρότυπο Thomson Απάντηση 1η: Πρότυπο Thomson Το άτομο είναι μία σφαίρα θετικού φορτίου, κατανεμημένου ομοιόμορφα, μέσα στην οποία βρίσκονται τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια (Πρότυπο σταφιδόψωμου). J. J. Thomson (1856-1940)

O J. J. Thomson διατυπώνει το πρότυπό του για το άτομο το 1898. Κατά τα έτη 1909-1911, ο Ernest Rutherford και οι μαθητές του (Geiger και Marsden) κάνουν μερικά ιστορικά πειράματα: Βομβαρδίζουν ένα λεπτό φύλλο χρυσού με σωμάτια α. Ernest Rutherford (1871-1937)

Τι είναι τα σωμάτια α; Τα σωμάτια α είναι πυρήνες ηλίου. Τι έδειξαν τα πειράματα: Tα περισσότερα σωμάτια α περνούν μέσα από το στόχο σχεδόν ανεπηρέαστα. Μερικά αποκλίνουν κατά διάφορες γωνίες και λίγα αποκλίνουν μέχρι και 1800.

Tα αποτελέσματα είναι εκπληκτικά! «... Ήταν το πιο απίστευτο γεγονός της ζωής μου. Ήταν σαν να πυροβολούσες φύλλο χαρτιού με βλήμα των 15 ιντσών και το βλήμα επέστρεφε και σε χτυπούσε.» (αναφορά του Rutherford) Tα πειραματικά αποτελέσματα δεν συμφωνούν με το πρότυπο Thomson! Γιατί;

α. όσο αυτά είναι στο εξωτερικό του ατόμου (το άτομο είναι ουδέτερο). Σύμφωνα με το πρότυπο Thomson δεν έπρεπε να ασκείται ηλεκτρική δύναμη στα σωμάτια α: α. όσο αυτά είναι στο εξωτερικό του ατόμου (το άτομο είναι ουδέτερο). β. παρά μόνο μικρή, όσο αυτά είναι στο εσωτερικό του ατόμου (το θετικό φορτίο έχει ομοιόμορφη κατανομή). γ. από τα ηλεκτρόνια (τα ηλεκτρόνια έχουν πολύ μικρότερη μάζα – πέτρα σε βροχή). Εικόνα πάνω: o Rutherford στο εργαστήριο. Εικόνα κάτω: το εργαστήριο στο Κέμπριτζ, όπου εργαζόταν ο Rutherford

Συμπέρασμα: Η απόκλιση ενός σωματίου α κατά 1800, μπορεί να συμβεί μόνο, αν το θετικό φορτίο είναι συγκεντρωμένο σε μικρό χώρο, ώστε να ασκεί στα σωμάτια α μεγάλες απωστικές ηλεκτρικές δυνάμεις.

Πρότυπο Rutherford Απάντηση 2η: Πρότυπο Rutherford Όλο το θετικό φορτίο και σχεδόν όλη η μάζα του ατόμου είναι συγκεντρωμένα σε μία πολύ μικρή περιοχή (πυρήνας). Ο πυρήνας περιβάλλεται από ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε κυκλικές τροχιές, όπως οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο, γιατί, αν ήταν ακίνητα, θα έπεφταν πάνω στον πυρήνα εξαιτίας της ηλεκτρικής έλξης που δέχονται από αυτόν. (πλανητικό μοντέλο).

Φωτογραφία: J. J. Thomson (αριστερά) και Ε. Rutherford

Όμως το πρότυπο του Rutherford παρουσιάζει ορισμένες σημαντικές αδυναμίες. Γι αυτές στο μεθεπόμενο μάθημα.

Τι μάθαμε Σύμφωνα με το πρότυπο του Thomson, το άτομο αποτελείται από μία σφαίρα ομοιόμορφα κατανεμημένου θετικού φορτίου, μέσα στην οποία είναι ενσωματωμένα τα ηλεκτρόνια. Σύμφωνα με το πρότυπο του Rutherford, το άτομο αποτελείται από: α. μια μικρή περιοχή (πυρήνας), στην οποία είναι συγκεντρωμένο όλο το θετικό φορτίο και όλη σχεδόν η μάζα του ατόμου, β. τα ηλεκτρόνια, τα οποία κινούνται σε κυκλικές τροχιές γύρω από τον πυρήνα.

Για το σπίτι Μελέτη: σ. 43-45 Ερωτήσεις: 1-3