ANG MODELONG ATOMIC NI THOMSON: MGA KATANGIAN, POSTULATE, SUBATOMIC PARTICLE - PISIKAL - 2025

Ang modelo ng atomic ng Thomson ay nilikha ng bantog na pisika ng Ingles na si JJ Thomson, na natuklasan ang elektron. Para sa pagtuklas na ito at ang kanyang gawain sa mga de-koryenteng pagpapadaloy sa mga gas, iginawad siya sa 1906 Nobel Prize sa Physics.

Mula sa kanyang trabaho gamit ang mga cathode ray, naging malinaw na ang atom ay hindi isang hindi mahahati na nilalang, tulad ng na-post ni Dalton sa naunang modelo, ngunit naglalaman ng isang mahusay na natukoy na panloob na istraktura.

Si Thomson ay gumawa ng isang modelo ng atom batay sa mga resulta ng kanyang mga eksperimento gamit ang mga cathode ray. Sa loob nito sinabi niya na ang electrically neutral na atom ay binubuo ng positibo at negatibong singil ng pantay na magnitude.

Ano ang tinawag na modelo ng atom ng Thomson at bakit?

Ayon kay Thomson, ang positibong singil ay ipinamahagi sa buong atom at ang mga negatibong singil ay na-embed sa loob nito na parang pasas sa isang puding. Mula sa paghahambing na ito ay dumating ang salitang "raisin puding", dahil ang modelo ay hindi kilala.

Joseph John Thomson

Bagaman ang ideya ni Thomson ay mukhang primitive ngayon, sa oras na kinakatawan nito ang isang kontribusyon sa nobela. Sa loob ng maikling buhay ng modelo (mula 1904 hanggang 1910), nagkaroon ito ng suporta ng maraming siyentipiko, bagaman maraming iba pa ay itinuturing itong erehe.

Sa wakas noong 1910 ang mga bagong katibayan ay lumitaw tungkol sa istruktura ng atom, at ang modelo ni Thomson ay mabilis na nahulog sa gilid. Nangyari ito sa sandaling nai-publish ni Rutherford ang mga resulta ng kanyang mga eksperimento sa pagpapakalat, na nagpahayag ng pagkakaroon ng atomic nucleus.

Gayunpaman, ang modelo ni Thomson ay ang unang nag-post ng pagkakaroon ng mga subatomic na mga particle at ang mga resulta nito ay bunga ng pagmultahin at mahigpit na eksperimento. Sa ganitong paraan itinakda niya ang nauna para sa lahat ng mga natuklasan na sumunod.

Mga katangian at postulate ng modelo ng Thomson

Dumating si Thomson sa kanyang modelo ng atom na batay sa maraming mga obserbasyon. Ang una ay ang X-ray na bagong natuklasan ni Roentgen ay may kakayahang mag-ionizing ng mga molekula ng hangin. Hanggang sa pagkatapos, ang tanging paraan upang ma-ionize ay sa pamamagitan ng chemically paghihiwalay ng mga ions sa solusyon.

Ngunit ang pisikong pisiko ng Ingles ay nagtagumpay upang matagumpay na ma-ionize kahit ang mga monatomic gas tulad ng helium, gamit ang X-ray. maaari silang mai-deflect ng mga electric at magnetic field.

JJ Thomson, tagahanap ng elektron. Pinagmulan: Lifeder.

Kaya't nilikha ni Thomson ang isang modelo na wastong ipinaliwanag ang katotohanan na ang atom ay electrically neutral at na ang mga sinag ng katod ay binubuo ng mga negatibong partikulo.

Gamit ang ebidensiyang pang-eksperimentong, inilarawan ni Thomson ang atom tulad ng sumusunod:

-Ang atom ay isang electrically neutral solid sphere, na may tinatayang radius na 10 ^-10 m.

-Ang positibong singil ay ipinamamahagi nang higit pa o hindi gaanong pantay sa buong globo.

-Ang atom ay naglalaman ng negatibong sisingilin "corpuscy", na tinitiyak ang pagiging neutral nito.

-Ang mga bangkay na ito ay pareho para sa lahat ng bagay.

-Kapag ang atom ay nasa balanse, may mga corpuscy na regular na nakaayos sa mga singsing sa loob ng globo ng positibong singil.

-Ang masa ng atom ay pantay na ipinamamahagi.

Mga sinag ng Cathode

Ang beam ng mga electron ay nakadirekta mula sa katod hanggang sa anode.

Isinasagawa ni Thomson ang kanyang mga eksperimento gamit ang mga ray ng cathode, na natuklasan noong 1859. Ang mga Cathode ray ay mga bundle ng negatibong mga sisingilin na partikulo. Upang makagawa ng mga ito, ang mga tubo ng baso ng vacuum ay ginagamit, kung saan inilalagay ang dalawang mga electrodes, na tinatawag na katod at anode.

Ang isang de-koryenteng kasalukuyang pagkatapos ay naipasa na kumakain ng katod, na sa paraang ito ay naglabas ng hindi nakikita na radiation na direktang nakadirekta sa kabaligtaran ng elektrod.

Upang makita ang radiation, na walang iba kundi ang mga ray ng cathode, ang dingding ng tubo sa likod ng anode ay natatakpan ng isang materyal na fluorescent. Kapag narating ang radiation doon, ang dingding ng tubo ay nagbibigay ng matinding ningning.

Kung ang isang solidong bagay ay nakakakuha sa paraan ng mga sinag ng katod, naghahatid ito ng anino sa dingding ng tubo. Ipinapahiwatig nito na ang mga sinag ay naglalakbay sa isang tuwid na linya, at din na madali silang mai-block.

Ang likas na katangian ng mga cathode ray ay malawak na tinalakay, dahil ang kanilang likas na katangian ay hindi alam. Inisip ng ilan na sila ay mga electromagnetic-type na alon, habang ang iba ay nagtalo na sila ay mga partikulo.

Ang mga subatomic na particle mula sa modelo ng atom ng Thomson

Ang modelong atomic ni Thomson ay, tulad ng sinabi namin, ang una na mag-post ng pagkakaroon ng mga subatomic particle. Ang mga bangkay ni Thomson ay walang iba kundi ang mga elektron, ang pangunahing negatibong negatibong sisingilin na mga particle ng atom.

Alam natin ngayon na ang iba pang dalawang pangunahing mga partikulo ay ang positibong sisingilin proton at ang hindi ipinadadala na neutron.

Ngunit ang mga ito ay hindi natuklasan sa oras na binuo ni Thomson ang kanyang modelo. Ang positibong singil sa atom ay ipinamahagi sa loob nito, hindi nito isaalang-alang ang anumang butil na isinasagawa ang singil na ito at sa ngayon ay walang katibayan ng pagkakaroon nito.

Para sa kadahilanang ito ang kanyang modelo ay nagkaroon ng isang mabilis na pag-iral, dahil sa paglipas ng ilang taon, ang pagkalat ng mga eksperimento ni Rutherford ay naghanda ng paraan para sa pagtuklas ng proton. At tungkol sa neutron, si Rutherford mismo ang nagmungkahi ng pagkakaroon nito ilang taon bago ito natuklasan.

Mga tubo ng Crookes

Dinisenyo ni Sir William Crookes (1832-1919) ang tubo na nagdala ng kanyang pangalan sa bandang 1870, na may balak na maingat na pag-aralan ang likas na mga sinag ng cathode. Nagdagdag siya ng mga electric field at magnetic field, at napansin na ang mga sinag ay na-deflect ng mga ito.

Scheme ng tube ng Cathode ray. Pinagmulan: Knight, R.

Sa ganitong paraan, natagpuan ng mga Crookes at iba pang mga mananaliksik, kabilang ang Thomson na:

1. Ang isang de-koryenteng kasalukuyang ay nabuo sa loob ng tube ng cathode ray
2. Ang mga sinag ay na-deflect ng pagkakaroon ng mga magnetic field, sa parehong paraan na negatibong sisingilin ng mga partikulo.
3. Ang anumang metal na ginamit upang gumawa ng katod ay pantay na mahusay sa paggawa ng mga cathode ray, at ang kanilang pag-uugali ay malayang sa materyal.

Ang mga obserbasyong ito ay nagpukaw ng talakayan tungkol sa pinagmulan ng mga sinag ng katod. Ang mga nagpapanatili na sila ay mga alon, ay batay sa katotohanan na ang mga sinag ng katod ay maaaring maglakbay sa isang tuwid na linya. Bilang karagdagan, ipinaliwanag ng hypothesis na ito ang anino na ang isang interposed solidong bagay na cast sa dingding ng tubo at sa ilalim ng ilang mga pangyayari, alam na ang mga alon ay maaaring maging sanhi ng fluorescence.

Ngunit sa halip ay hindi ito maintindihan kung paano posible para sa mga magnetic field na ma-deflect ang mga ray ng katod. Maaari lamang itong ipaliwanag kung ang mga sinag na ito ay isinasaalang-alang bilang mga partikulo, isang hypothesis na ibinahagi ni Thomson.

Siningil na mga partikulo sa pantay na mga patlang ng electric at magnetic

Ang isang sisingilin na butil na may singil q ay nakakaranas ng isang puwersa Fe sa gitna ng isang pantay na patlang ng kuryente E, ng kadakilaan:

Fe = qE

Kapag ang isang sisingilin na butil na patayo ay dumadaan sa isang pantay na patlang ng kuryente, tulad ng isang ginawa sa pagitan ng dalawang plato na may kabaligtaran na mga singil, nakakaranas ito ng isang pagpapalihis, at dahil dito isang pagbilis:

qE = ma

isang = qE / m

Sa kabilang banda, kung ang sisingilin na butil ay gumagalaw na may bilis ng magnitude v, sa gitna ng isang pare-pareho na magnetic field ng magnitude B, ang magnetic force Fm na nararanasan nito ay may sumusunod na intensity:

Fm = qvB

Hangga't ang bilis at magnetic field vectors ay patayo. Kung ang isang sisingilin na butil ay patayo sa isang homogenous na magnetic field, sumasailalim din ito ng isang pagpapalihis at ang paggalaw nito ay pantay na pabilog.

Ang sentripetal na pagbilis ng isang _c sa kasong ito ay:

qvB = ma _c

Kaugnay nito, ang pagbilis ng sentripetal ay nauugnay sa bilis ng butil v at ang radius R ng pabilog na landas:

isang _c = v ² / R

Kaya:

qvB = mv ² / R

Ang radius ng pabilog na landas ay maaaring kalkulahin tulad ng sumusunod:

R = mv / qB

Kalaunan, ang mga equation na ito ay gagamitin upang muling likhain ang paraan na nakuha ni Thomson ang relasyon ng singil sa elektron.

Eksperimento ni Thomson

Si Thomson ay pumasa sa isang sinag ng mga cathode ray, isang sinag ng mga elektron, bagaman hindi pa niya ito alam, sa pamamagitan ng magkatulad na mga patlang na kuryente. Ang mga patlang na ito ay nilikha sa pagitan ng dalawang sisingilin na conductive plate na pinaghiwalay ng isang maliit na distansya.

Nagpasa rin siya ng mga katad ng cathode sa pamamagitan ng isang pantay na patlang na magnetic, na obserbahan ang epekto nito sa beam. Sa isang larangan pati na rin ang iba pa, mayroong isang pag-agaw sa mga sinag, na humantong kay Thomson na mag-isip, nang tama, na ang sinag ay binubuo ng mga sisingilin na mga particle.

Upang mapatunayan ito, isinagawa ni Thomson ang ilang mga diskarte na may mga katod ng katod:

1. Iniba-iba niya ang mga patlang ng kuryente at magnetiko hanggang ang mga puwersa ay nakansela. Sa ganitong paraan ang mga sinag ng katod ay dumaan nang hindi nakakaranas ng pagpapalihis. Sa pamamagitan ng paghahambing ng mga de-koryenteng at magnetic na puwersa, natukoy ni Thomson ang bilis ng mga particle sa beam.
2. Kinansela niya ang tindi ng patlang ng koryente, sa ganitong paraan sinundan ng mga partikulo ang isang pabilog na landas sa gitna ng magnetic field.
3. Pinagsama niya ang mga resulta ng mga hakbang 1 at 2 upang matukoy ang kaugnayan sa pagsingil ng "corpuscy".

Ang ratio ng singil-masa ng elektron

Tinukoy ni Thomson na ang ratio ng singil-masa ng mga particle na bumubuo sa sinag ng cathode ray ay may sumusunod na halaga:

q / m = 1.758820 x 10 11 C.kg-1.

Kung saan ang q ay kumakatawan sa singil ng "corpuscle", na talagang elektron, at m ang masa nito. Sinunod ni Thomson ang pamamaraan na inilarawan sa nakaraang seksyon, na muling likhain namin dito nang paisa-isa, kasama ang mga equation na ginamit niya.

Kapag ang mga sinag ng katod ay dumaan sa natawid na mga de-koryenteng at magnetikong mga patlang, pumasa sila nang walang pag-agaw. Kapag nakansela ang patlang ng kuryente, tinamaan nila ang itaas na bahagi ng tubo (ang magnetic field ay ipinahiwatig ng mga asul na tuldok sa pagitan ng mga electrodes). Pinagmulan: Knight, R.

Hakbang 1

Pantayin ang puwersa ng elektrisidad at ang magnetic na puwersa, na dumadaan sa beam sa pamamagitan ng patayo na electric at magnetic na patlang:

qvB = qE

Hakbang 2

Alamin ang bilis na nakuha ng mga particle sa beam kapag pumasa sila nang direkta nang walang pag-agaw:

v = E / B

Hakbang 3

Kanselahin ang patlang ng kuryente, iwanan lamang ang magnetic field (mayroon na ngayong pagpapalihis):

R = mv / qB

Sa v = E / B ay nagreresulta ito:

R = mE / qB ²

Ang radius ng orbit ay maaaring masukat, samakatuwid:

q / m = v / RB

O mabuti:

q / m = E / RB ²

Mga susunod na hakbang

Ang susunod na bagay na ginawa ni Thomson ay sukatin ang ratio ng q / m gamit ang mga katod na gawa sa iba't ibang mga materyales. Tulad ng naunang nabanggit, ang lahat ng mga metal ay naglalabas ng mga cathode ray na may magkaparehong mga katangian.

Pagkatapos ay inihambing ni Thomson ang kanilang mga halaga sa mga ratio ng q / m ng hydrogen ion, na nakuha ng electrolysis at kung saan ang halaga ay humigit-kumulang 1 x 10 ⁸ C / kg. Ang ratio ng singil-masa ng elektron ay humigit-kumulang na 1750 beses na ng hydrogen ion.

Samakatuwid ang mga sinag ng cathode ay may mas malaking singil, o marahil isang masa na mas mababa kaysa sa hydrogen ion. Ang hydrogen ion ay simpleng proton, ang pagkakaroon ng kung saan naging kilalang matagal pagkatapos ng pagkalat ng mga eksperimento sa Rutherford.

Ngayon kilala na ang proton ay halos 1800 beses na mas malaki kaysa sa elektron at may singil ng pantay na kadahilanan at kabaligtaran na pag-sign sa elektron.

Ang isa pang mahalagang detalye ay na sa mga eksperimento ni Thomson ang electric singil ng elektron ay hindi natukoy nang diretso, ni ang halaga ng masa nito nang hiwalay. Ang mga halagang ito ay tinukoy ng mga eksperimento ng Millikan, na nagsimula noong 1906.

Mga pagkakaiba sa modelo ng Thomson at Dalton

Ang pangunahing pagkakaiba ng dalawang modelong ito ay naisip ni Dalton na ang atom ay isang globo. Taliwas kay Thomson, hindi niya iminungkahi ang pagkakaroon ng positibo o negatibong singil. Para sa Dalton isang atom ay ganito ang hitsura:

Atom ng Dalton

Tulad ng nakita natin dati, naisip ni Thomson na ang atom ay nahahati, at kung saan ang istraktura ay nabuo ng isang positibong globo at elektron sa paligid nito.

Mga modelo ng flaws at mga limitasyon

Sa oras na ito, pinamamahalaan ng atomikong modelo ng Thomson na maipaliwanag nang mabuti ang pag-uugali ng kemikal ng mga sangkap. Tumpak din niyang ipinaliwanag ang mga phenomena na naganap sa cathode ray tube.

Ngunit sa katunayan si Thomson ay hindi pa tumawag sa kanyang mga particle na "mga electron", bagaman ang term na ito ay naisaayos na ni George Johnstone Stoney. Tinawag lamang sila ni Thomson na "corpuscy."

Bagaman ginamit ni Thomson ang lahat ng kaalaman na magagamit sa kanya sa oras na iyon, mayroong maraming mahahalagang limitasyon sa kanyang modelo, na naging napakalinaw nang maaga:

- Ang positibong singil ay hindi ipinamamahagi sa buong atom . Ang mga eksperimento sa pagpapakalat ng Rutherford ay nagpakita na ang positibong singil ng atom ay kinakailangang nakakulong sa isang maliit na rehiyon ng atom, na kalaunan ay naging kilala bilang ang atomic nucleus.

- Ang mga elektron ay may isang tiyak na pamamahagi sa loob ng bawat atom . Ang mga electron ay hindi pantay na ipinamamahagi, tulad ng mga pasas sa sikat na puding, ngunit sa halip ay mayroong isang pag-aayos sa mga orbital na ipinahayag ng mga modelo.

Ito ay tiyak na pagsasaayos ng mga electron sa loob ng atom na nagbibigay-daan sa mga elemento na isinaayos ng kanilang mga katangian at katangian sa pana-panahong talahanayan. Ito ay isang mahalagang limitasyon ng modelo ng Thomson, na hindi maipaliwanag kung paano posible mag-order ng mga elemento sa ganitong paraan.

- Ang atomic nucleus ay ang isa na naglalaman ng karamihan sa masa. Ang modelo ni Thomson ay nag-post na ang misa ng atom ay pantay na ipinamamahagi sa loob nito. Ngunit alam natin ngayon na ang masa ng atom ay halos puro sa mga proton at neutron ng nucleus.

Mahalaga rin na tandaan na ang modelong ito ng atom ay hindi pinahihintulutan ang pagbawas ng uri ng paggalaw na nakuha ng mga electron sa loob ng atom.

Mga Artikulo ng interes

Modelong atom ng Schrödinger.

Modelo ng atom na De Broglie.

Ang modelong atomika ni Chadwick.

Modelong atom ng Heisenberg.

Modelong atomika ni Perrin.

Ang modelong atomic ni Dalton.

Modelong atomic ng Dirac Jordan.

Atomikong modelo ng Democritus.

Ang modelong atomic ni Bohr.

Sommerfeld atomic na modelo.

Mga Sanggunian

1. Andriessen, M. 2001. HSC Kurso. Pisika 2. Jacaranda HSC Science.
2. Arfken, G. 1984. Pamantika sa Unibersidad. Akademikong Press.
3. Knight, R. 2017. Physics para sa Siyentipiko at Teknolohiya: isang Diskarte sa Diskarte. Pearson.
4. Rex, A. 2011. Mga Batayan ng Pisika. Pearson.
5. Wikipedia. Modelong atom ni Thomson. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org.