Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Моде́ль атома То́мсона інколи ще її називають пу́дингова модель а́тома (англ. plum pudding model) — модель атома, яку 1904 року запропонував Джозеф Джон Томсон. Відкривши у 1897 році електрон, дослідник припустив, що від'ємно заряджені «корпускули» (так він називав електрони, хоча ще 1894 року Джордж Стоні (англ. George Johnstone Stoney, 1826—1911) запропонував називати «атоми електрики» електронами) входять до складу атома. Він запропонував модель атома, в якому у хмарі позитивного заряду, що за розміром відповідає розміру атома (приблизно 10−10м), містяться маленькі, від'ємно заряджені «корпускули», сумарний електричний заряд яких дорівнює заряду позитивно зарядженої хмари, чим забезпечується електронейтральність атомів. «Корпускули» у цій моделі електрони розподілені всередині позитивно зарядженої хмари з однаковою за об'ємом густиною заряду, що нагадують родзинки у тісті пудинга, що й дало іншу назву — «пудингова модель атома».
Опис моделі
На думку Томсона:
 | …атоми елементів складаються з декількох від'ємно заряджених корпускул, поміщених у сферу, що має однорідно розподілений позитивний електричний заряд… |  |
Атом за Томсоном складається з електронів, поміщених в позитивно заряджений «суп», що компенсує їхні від'ємні заряди, подібно до негативно заряджених «родзинок» в позитивно зарядженому «пудингу». Електрони, як вважалося, розподілялись по усьому атому. Було декілька варіантів можливого розташування електронів усередині атома, зокрема на кільцевих траєкторіях руху електронів. У деяких варіантах моделі замість «супу» пропонувалася «хмара» позитивного заряду.
Згідно з цією моделлю, електрони могли вільно здійснювати колові рухи у краплі або хмарі такої позитивно зарядженої субстанції. Їх орбіти стабілізувались тим, що, при віддаленні електрона від центра позитивно зарядженої хмари, він зазнавав зростання сили притягання, що повертала його назад, оскільки всередині його орбіти було більше субстанції протилежного заряду, ніж зовні (за теоремою Гауса). В моделі Томсона електрони могли вільно обертатись на кільцевих орбітах, які стабілізувались взаємодією між електронами, а спектри пояснювались енергетичними відмінностями між різними кільцевими орбітами.
Модель пояснювала кілька важливих фундаментальних фактів:
- По-перше, тверді тіла, тобто такі, в яких атоми знаходяться майже впритул один до одного, надзвичайно важко стиснути, що означає що атоми є жорсткими конструкціями.
- По-друге, при механічному терті заряд може перетікати з одного тіла на інше, а отже його носії мають відносно вільно пересуватися.
- Електрони значно менші ніж атоми (оцінки показували, що радіус електрона менший за 10-15 м)
Стаття Томсона була опублікована у березні 1904 року у «Філософському журналі» (англ. «Philosophical Magazine»), провідному британському науковому журналі того часу. Томсон згодом намагався пояснити за допомогою своєї моделі наявність певних яскравих спектральних ліній хімічних елементів, але успіху не досяг.
Проте, модель Томсона (також як до неї модель сатурніанських кілець для електронів атомів, яку висунув теж у 1904 році Х. Нагаока, за аналогією з моделлю кілець Сатурна Джеймса Клерка Максвелла) стала раннім провісником пізнішої й успішнішої моделі Бора, що представляє атом як подобу Сонячної системи.
Спростування моделі Томсона
Модель атома Томсона від 1904 року було спростовано в експерименті із визначення розсіювання альфа-частинок на золотій фользі у 1909 році, аналіз якого зробив Ернест Резерфорд у 1911 році , котрий зробив припущення, що в атомі є відносно дуже мале за розмірами ядро з великим позитивним зарядом (для кожного випадку, достатнім, щоб скомпенсувати заряд багатьох десятків електронів), що привело до створення планетарної моделі атома Резерфорда.
Так як атомний номер золота дорівнює 79, одразу ж після виходу статті Резерфорда у 1911 році Антоніус ван ден Брук зробив інтуїтивне припущення, що атомний номер і є зарядом ядра. Для підтвердження припущення потрібен був експеримент. У 1913 році Генрі Мозлі експериментально показав (див. закон Мозлі), що ефективний заряд ядра є дуже близьким до атомного номера (різниця, яку виявляв Мозлі, була не більшою за одиницю), при цьому Мозлі посилався виключно на роботи Ван ден Брука та Резерфорда.
Це дослідження у підсумку створило передумови появи у тому ж році моделі атома Бора, схожої на планетарну систему але з квантовими обмеженнями, у якій ядро з позитивним зарядом, що чисельно дорівнює атомному номеру, оточене такою ж кількістю електронів, розташованих в орбітальних шарах.
Цікаві факти
- З цією новою моделлю Томсон відмовився від своєї попередньої гіпотези «туманного атома» (англ. nebular atom), за якою вважалось, що атом складається з нематеріальних вихорів. Тепер принаймні частина атома складалася мікроскопічних негативно заряджених корпускул Томсона, хоча позитивно заряджена решта атома як і раніше залишалася досить туманною й практично невизначеною.
- Модель Томсона порівнювали (хоча сам він цього не робив) з британським десертом, різдвяним пудингом з родзинками, що дав назву цій моделі.
- Намагаючись зрозуміти, яку конфігурацію мають електрони у атомі, Томсон звернув увагу на експерименти [en], який встромляв намагнічені голки у шматочки корку, поміщав їх у ємність з водою, яку потім ставив під сильний магніт. Майер помітив, що голки самостійно стають у впорядковані конфігурації, а саме концентричні кільця і еліпси, форма і кількість яких залежить від кількості голок. Томсон сподівався, що електрони у атомах поводяться схожим чином, і утворюють кільцеподібні конфігурації. Сучасна концепція електронних оболонок на диво схожа на очікуване Томсоном явище, хоча принципи її існування зовсім інші.
Див. також
Примітки
- G. J. Stoney, (1894). . Philosophical Magazine, Series 5. 38: 418—420. Архів оригіналу (non math extract of paper) за 10 липня 2018. Процитовано 8 березня 2016.
- J. J. Thomson (1904). . Philosophical Magazine Series 6. 7 (39): 237. doi:10.1080/14786440409463107. Архів оригіналу (extract of paper) за 19 січня 2018. Процитовано 8 березня 2016.
- Developing the atom [ 1 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
- Joseph A. Angelo (2004). Nuclear Technology. . ISBN .
- Akhlesh Lakhtakia (Ed.) (1996). Models and Modelers of Hydrogen. World Scientific. ISBN .
- Atomic Models, J.J. Thomson's “Plum Pudding” Model [ 2 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
Джерела
- Бронштейн М. П. Атомы и электроны. — Библиотечка «Квант». Вып. 1. — М. : Наука, 1980. — 152 с.
- Білий М. У. Атомна фізика. — К. : Вища школа, 1973. — 396 с.
- Яворський Б. М. Довідник з фізики: для інженерів та студентів вищих навч. закладів / Б. М. Яворський, А. А. Детлаф, А. К. Лебедєв. — Т. : Навчальна книга-Богдан, 2005. — 1034 с. — .
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Mode l atoma To msona inkoli she yiyi nazivayut pu dingova model a toma angl plum pudding model model atoma yaku 1904 roku zaproponuvav Dzhozef Dzhon Tomson Vidkrivshi u 1897 roci elektron doslidnik pripustiv sho vid yemno zaryadzheni korpuskuli tak vin nazivav elektroni hocha she 1894 roku Dzhordzh Stoni angl George Johnstone Stoney 1826 1911 zaproponuvav nazivati atomi elektriki elektronami vhodyat do skladu atoma Vin zaproponuvav model atoma v yakomu u hmari pozitivnogo zaryadu sho za rozmirom vidpovidaye rozmiru atoma priblizno 10 10m mistyatsya malenki vid yemno zaryadzheni korpuskuli sumarnij elektrichnij zaryad yakih dorivnyuye zaryadu pozitivno zaryadzhenoyi hmari chim zabezpechuyetsya elektronejtralnist atomiv Korpuskuli u cij modeli elektroni rozpodileni vseredini pozitivno zaryadzhenoyi hmari z odnakovoyu za ob yemom gustinoyu zaryadu sho nagaduyut rodzinki u tisti pudinga sho j dalo inshu nazvu pudingova model atoma Shematichne zabrazhennya modeli atoma TomsonaRizdvyanij pudingOpis modeliNa dumku Tomsona atomi elementiv skladayutsya z dekilkoh vid yemno zaryadzhenih korpuskul pomishenih u sferu sho maye odnoridno rozpodilenij pozitivnij elektrichnij zaryad Atom za Tomsonom skladayetsya z elektroniv pomishenih v pozitivno zaryadzhenij sup sho kompensuye yihni vid yemni zaryadi podibno do negativno zaryadzhenih rodzinok v pozitivno zaryadzhenomu pudingu Elektroni yak vvazhalosya rozpodilyalis po usomu atomu Bulo dekilka variantiv mozhlivogo roztashuvannya elektroniv useredini atoma zokrema na kilcevih trayektoriyah ruhu elektroniv U deyakih variantah modeli zamist supu proponuvalasya hmara pozitivnogo zaryadu Zgidno z ciyeyu modellyu elektroni mogli vilno zdijsnyuvati kolovi ruhi u krapli abo hmari takoyi pozitivno zaryadzhenoyi substanciyi Yih orbiti stabilizuvalis tim sho pri viddalenni elektrona vid centra pozitivno zaryadzhenoyi hmari vin zaznavav zrostannya sili prityagannya sho povertala jogo nazad oskilki vseredini jogo orbiti bulo bilshe substanciyi protilezhnogo zaryadu nizh zovni za teoremoyu Gausa V modeli Tomsona elektroni mogli vilno obertatis na kilcevih orbitah yaki stabilizuvalis vzayemodiyeyu mizh elektronami a spektri poyasnyuvalis energetichnimi vidminnostyami mizh riznimi kilcevimi orbitami Model poyasnyuvala kilka vazhlivih fundamentalnih faktiv Po pershe tverdi tila tobto taki v yakih atomi znahodyatsya majzhe vpritul odin do odnogo nadzvichajno vazhko stisnuti sho oznachaye sho atomi ye zhorstkimi konstrukciyami Po druge pri mehanichnomu terti zaryad mozhe peretikati z odnogo tila na inshe a otzhe jogo nosiyi mayut vidnosno vilno peresuvatisya Elektroni znachno menshi nizh atomi ocinki pokazuvali sho radius elektrona menshij za 10 15 m Stattya Tomsona bula opublikovana u berezni 1904 roku u Filosofskomu zhurnali angl Philosophical Magazine providnomu britanskomu naukovomu zhurnali togo chasu Tomson zgodom namagavsya poyasniti za dopomogoyu svoyeyi modeli nayavnist pevnih yaskravih spektralnih linij himichnih elementiv ale uspihu ne dosyag Prote model Tomsona takozh yak do neyi model saturnianskih kilec dlya elektroniv atomiv yaku visunuv tezh u 1904 roci H Nagaoka za analogiyeyu z modellyu kilec Saturna Dzhejmsa Klerka Maksvella stala rannim provisnikom piznishoyi j uspishnishoyi modeli Bora sho predstavlyaye atom yak podobu Sonyachnoyi sistemi Sprostuvannya modeli TomsonaSuchasna model atoma geliyu vklyuchaye v sebe shilne yadro otochene jmovirnisnoyu hmaroyu elektroniv Model atoma Tomsona vid 1904 roku bulo sprostovano v eksperimenti iz viznachennya rozsiyuvannya alfa chastinok na zolotij folzi u 1909 roci analiz yakogo zrobiv Ernest Rezerford u 1911 roci kotrij zrobiv pripushennya sho v atomi ye vidnosno duzhe male za rozmirami yadro z velikim pozitivnim zaryadom dlya kozhnogo vipadku dostatnim shob skompensuvati zaryad bagatoh desyatkiv elektroniv sho privelo do stvorennya planetarnoyi modeli atoma Rezerforda Tak yak atomnij nomer zolota dorivnyuye 79 odrazu zh pislya vihodu statti Rezerforda u 1911 roci Antonius van den Bruk zrobiv intuyitivne pripushennya sho atomnij nomer i ye zaryadom yadra Dlya pidtverdzhennya pripushennya potriben buv eksperiment U 1913 roci Genri Mozli eksperimentalno pokazav div zakon Mozli sho efektivnij zaryad yadra ye duzhe blizkim do atomnogo nomera riznicya yaku viyavlyav Mozli bula ne bilshoyu za odinicyu pri comu Mozli posilavsya viklyuchno na roboti Van den Bruka ta Rezerforda Ce doslidzhennya u pidsumku stvorilo peredumovi poyavi u tomu zh roci modeli atoma Bora shozhoyi na planetarnu sistemu ale z kvantovimi obmezhennyami u yakij yadro z pozitivnim zaryadom sho chiselno dorivnyuye atomnomu nomeru otochene takoyu zh kilkistyu elektroniv roztashovanih v orbitalnih sharah Cikavi faktiKonfiguraciyi sho yih mali golki v eksperimentah Majera Z ciyeyu novoyu modellyu Tomson vidmovivsya vid svoyeyi poperednoyi gipotezi tumannogo atoma angl nebular atom za yakoyu vvazhalos sho atom skladayetsya z nematerialnih vihoriv Teper prinajmni chastina atoma skladalasya mikroskopichnih negativno zaryadzhenih korpuskul Tomsona hocha pozitivno zaryadzhena reshta atoma yak i ranishe zalishalasya dosit tumannoyu j praktichno neviznachenoyu Model Tomsona porivnyuvali hocha sam vin cogo ne robiv z britanskim desertom rizdvyanim pudingom z rodzinkami sho dav nazvu cij modeli Namagayuchis zrozumiti yaku konfiguraciyu mayut elektroni u atomi Tomson zvernuv uvagu na eksperimenti en yakij vstromlyav namagnicheni golki u shmatochki korku pomishav yih u yemnist z vodoyu yaku potim staviv pid silnij magnit Majer pomitiv sho golki samostijno stayut u vporyadkovani konfiguraciyi a same koncentrichni kilcya i elipsi forma i kilkist yakih zalezhit vid kilkosti golok Tomson spodivavsya sho elektroni u atomah povodyatsya shozhim chinom i utvoryuyut kilcepodibni konfiguraciyi Suchasna koncepciya elektronnih obolonok na divo shozha na ochikuvane Tomsonom yavishe hocha principi yiyi isnuvannya zovsim inshi Div takozhPlanetarna model atoma Postulati BoraPrimitkiG J Stoney 1894 Philosophical Magazine Series 5 38 418 420 Arhiv originalu non math extract of paper za 10 lipnya 2018 Procitovano 8 bereznya 2016 J J Thomson 1904 Philosophical Magazine Series 6 7 39 237 doi 10 1080 14786440409463107 Arhiv originalu extract of paper za 19 sichnya 2018 Procitovano 8 bereznya 2016 Developing the atom 1 zhovtnya 2018 u Wayback Machine angl Joseph A Angelo 2004 Nuclear Technology ISBN 1 57356 336 6 Akhlesh Lakhtakia Ed 1996 Models and Modelers of Hydrogen World Scientific ISBN 981 02 2302 1 Atomic Models J J Thomson s Plum Pudding Model 2 zhovtnya 2018 u Wayback Machine angl DzherelaBronshtejn M P Atomy i elektrony Bibliotechka Kvant Vyp 1 M Nauka 1980 152 s Bilij M U Atomna fizika K Visha shkola 1973 396 s Yavorskij B M Dovidnik z fiziki dlya inzheneriv ta studentiv vishih navch zakladiv B M Yavorskij A A Detlaf A K Lebedyev T Navchalna kniga Bogdan 2005 1034 s ISBN 966 692 818 3