ATÓMOVÝ MODEL PERRIN: CHARAKTERISTIKY, POSTULÁTY - CHÉMIA

Modelu atómu Perrin porovnaní štruktúru atómu solárneho systému, kde planéty by boli negatívne náboje a Slnko by kladný náboj koncentrovaná v stredu atómu. V roku 1895 prominentný francúzsky fyzik demonštroval prenos negatívnych nábojov katódovými lúčmi na povrch, na ktorý narazili.

To demonštrovalo elektrickú povahu katódových lúčov a vrhlo svetlo na elektrickú povahu atómu, chápalo to ako najmenšiu a nedeliteľnú jednotku hmoty. V roku 1901 Jean Baptiste Perrin navrhol, že príťažlivosť záporných nábojov obklopujúcich centrum (kladný náboj) je potlačená zotrvačnou silou.

Jean Baptiste Perrin

Tento model neskôr doplnil a zdokonalil Ernest Rutherford, ktorý tvrdil, že všetok kladný náboj atómu sa nachádza v strede atómu a že elektróny obiehajú okolo neho.

Tento model však mal určité obmedzenia, ktoré sa v tom čase nedali vysvetliť, a dánsky fyzik Niels Bohr ho vzal za základ pri navrhovaní tohto modelu v roku 1913.

Charakteristiky atómového modelu Perrin

Hlavné rysy Perrinovho atómového modelu sú nasledujúce:

- Atóm sa skladá z veľkej pozitívnej častice v strede, v ktorej je sústredená väčšina atómovej hmoty.

- Niekoľko negatívnych nábojov obieha okolo tohto koncentrovaného pozitívneho náboja, ktoré kompenzujú celkový elektrický náboj.

Perrinov návrh porovnáva atómovú štruktúru so slnečnou sústavou, kde koncentrovaný pozitívny náboj by plnil úlohu Slnka a okolité elektróny by plnili úlohu planét.

Perrin bol priekopníkom v navrhovaní diskontinuálnej štruktúry atómu v roku 1895. Nikdy však netrval na navrhovaní experimentu, ktorý by pomohol overiť túto koncepciu.

experiment

V rámci doktorandského štúdia pôsobil v rokoch 1894 až 1897 ako asistent fyziky na École Normale Supérieure v Paríži.

Dovtedy Perrin vyvinul väčšinu svojho výskumu v testovaní povahy katódových lúčov; to znamená, že ak sú katódové lúče elektricky nabité častice alebo ak majú formu vĺn.

Lúče katód

Experiment s katódovým lúčom vznikol výskumom s Crookesovými trubicami, štruktúru, ktorú vymyslel anglický chemik William Crookes v 70. rokoch 20. storočia.

Trubica Crookes je vyrobená zo sklenenej trubice, ktorá vo vnútri obsahuje iba plyny. Táto konfigurácia má kovový kus na každom konci a každý kus je pripojený k externému zdroju napätia.

Keď je trubica pod napätím, vzduch vo vnútri ionizuje a následne sa stáva vodičom elektriny a uzatvára otvorený obvod medzi elektródami na koncoch.

Vo vnútri skúmavky plyny majú fluorescenčný vzhľad, ale až do konca 90. rokov 20. storočia neboli vedci jasní o príčinách tohto javu.

Do tej doby nebolo známe, či fluorescencia bola spôsobená cirkuláciou elementárnych častíc v trubici, alebo či lúče získali tvar vĺn, ktoré ich prenášali.

Perrinove vyšetrovania

V roku 1895 Perrin replikoval experimenty s katódovým lúčom pripojením výbojky k väčšej prázdnej nádobe.

Okrem toho Perrin umiestnil nepriepustnú stenu pre bežné molekuly a replikoval Crookesovu konfiguráciu umiestnením Faradayovho klietky, ktorý sa nachádzal v ochrannej komore.

Keby lúče prešli nepriepustnou stenou pre bežné molekuly vo Faradayovej klietke, automaticky by sa ukázalo, že katódové lúče boli zložené zo základných elektricky nabitých častíc.

Metóda overovania

Aby to bolo možné potvrdiť, Perrin pripojil elektromotor k nepriepustnej stene, aby zmeral elektrické náboje, ktoré by vznikli pri zásahu katódových lúčov.

Pri vykonávaní experimentu sa preukázalo, že dopad katódových lúčov na nepriepustnú stenu spôsobil malé meranie záporného náboja v elektrometri.

Následne Perrin odklonil tok katódových lúčov vynútením systému vyvolaním elektrického poľa a prinútil katódové lúče, aby dopadli na elektromer. Keď sa to stalo, vodomer zaznamenal podstatne vyšší elektrický náboj v porovnaní s predchádzajúcim záznamom.

Vďaka Perrinovým pokusom sa ukázalo, že katódové lúče boli tvorené časticami so zápornými nábojmi.

Neskôr začiatkom dvadsiateho storočia JJ Thomson na základe Perrinovho výskumu formálne objavil existenciu elektrónov a ich vzťah medzi nábojom a hmotou.

postuláty

V roku 1904 britský vedec JJ Thomson vyjadril svoj návrh na atómový model, známy tiež ako model slivkového pudingu.

V tomto modeli bol kladný náboj chápaný ako homogénna hmota a záporné náboje by boli náhodne rozptýlené na uvedenú kladnú hmotnosť.

Analogicky by pozitívnym nábojom bola hmotnosť pudingu a záporné náboje by predstavovali slivky. Tento model bol vyvrátený Perrinom v roku 1907. Vo svojom návrhu uvádza Perrin:

- Kladný náboj sa nerozširuje po celej atómovej štruktúre. Skôr je koncentrovaná v strede atómu.

- Záporné náboje nie sú rozptýlené po celom atóme. Namiesto toho sú usporiadané usporiadaným spôsobom okolo kladného náboja smerom k vonkajšiemu okraju atómu.

obmedzenia

Perrinov atómový model má dve hlavné obmedzenia, ktoré boli následne prekonané vďaka príspevkom Bohra (1913) a kvantovej fyziky.

Najvýznamnejšie obmedzenia tohto návrhu sú:

- Neexistuje žiadne vysvetlenie, prečo je kladný náboj sústredený v strede atómu.

- Nerozumie sa stabilita obežných dráh záporných nábojov okolo stredu atómu.

Podľa Maxwellových elektromagnetických zákonov by záporné náboje opisovali špirálové obežné dráhy okolo kladných nábojov, kým sa s nimi nezrážajú.

Články záujmu

Schrödingerov atómový model.

Atómový model De Broglie.

Chadwickov atómový model.

Heisenbergov atómový model.

Thomsonov atómový model.

Daltonov atómový model.

Atómový model Dirac Jordan.

Atómový model Demokrita.

Bohrov atómový model.

Referencie

Jean Perrin (1998). Encyklopédia Britannica, Inc. Obnovené z: britannica.com
Jean Baptiste Perrin (20014). Encyklopédia svetovej biografie. Obnovené z: encyclopedia.com
Atómový model (sf). Havana Kuba. Získané z: ecured.cu
Perrin, J (1926). Diskontinuálna štruktúra hmoty. Nobel Media AB. Obnovené z: nobelprize.org
Solbes, J., Silvestre, V. a Furió, C. (2010). Historický vývoj modelov atómových a chemických väzieb a ich didaktické implikácie. Univerzita vo Valencii. Valencia Španielsko. Získané z: ojs.uv.es

ATÓMOVÝ MODEL PERRIN: CHARAKTERISTIKY, POSTULÁTY - CHÉMIA - 2025