Sau khi làm quen Mô hình nguyên tử của Thomson, được coi là các electron ở trong môi trường tích điện dương, một mô hình tiên tiến hơn được gọi là Mô hình nguyên tử Rutherford. Nhà khoa học phụ trách bước tiến mới này cho khoa học là Ernest Rutherford. Ông sinh ngày 20 tháng 1871 năm 19 và mất ngày 1937 tháng XNUMX năm XNUMX. Trong cuộc đời của mình, ông đã có nhiều đóng góp cho hóa học và thế giới khoa học nói chung. Show Do đó, chúng tôi sẽ dành bài viết này để cho bạn biết mọi thứ bạn cần biết về mô hình nguyên tử của Rutherford. Thí nghiệm lá vàngMô hình thomson cũ nói rằng các electron ở trong môi trường tích điện dương. Năm 1909, Ernest Rutherford, cùng với hai trợ lý tên là Geiger và Marsden, đã thực hiện một nghiên cứu được gọi là thí nghiệm Lá vàng, nơi họ có thể xác minh rằng Món "bánh pudding nho khô" nổi tiếng của Thomson đã sai. Và thí nghiệm mới này có thể chứng minh rằng nguyên tử có cấu trúc mang điện tích dương mạnh hay không. Thí nghiệm này hoặc có thể giúp thiết lập lại một số kết luận cuối cùng được trình bày dưới dạng mô hình nguyên tử của Rutherford vào năm 1911. Thí nghiệm được gọi là Lá vàng không phải là duy nhất nhưng chúng được thực hiện từ năm 1909 đến năm 1913. Để làm được điều này, họ đã sử dụng các phòng thí nghiệm vật lý của Đại học Manchester. Những thí nghiệm này có tầm quan trọng lớn vì có thể đưa ra những kết luận mới từ kết quả của chúng, dẫn đến một mô hình nguyên tử mang tính cách mạng. Thí nghiệm này bao gồm những điều sau đây: một tấm vàng mỏng chỉ dày 100nm phải bị bắn phá bằng một lượng lớn các hạt alpha. Các hạt alpha này là và các ion. Đó là, nguyên tử không có electron, vì vậy chúng chỉ có proton và neutron. Khi có neutron và proton, tổng điện tích của nguyên tử là dương. Thí nghiệm này chủ yếu có mục đích chứng thực liệu mô hình Thomson có đúng hay không. Nếu mô hình này đúng, các hạt alpha phải đi qua các nguyên tử vàng theo một đường thẳng. Để nghiên cứu sự lệch hướng do các hạt alpha gây ra, một bộ lọc kẽm sulfua huỳnh quang phải được đặt xung quanh lá vàng ròng. Kết quả của thí nghiệm này là người ta quan sát thấy một số hạt có thể đi qua các nguyên tử vàng của tấm theo một đường thẳng. Tuy nhiên, một số hạt alpha này đã bị lệch theo các hướng ngẫu nhiên. Với thực tế này, không thể chứng thực những gì mà các mô hình nguyên tử trước đó được coi là. Và chính các mô hình nguyên tử này đã chỉ ra rằng điện tích dương được phân bố đồng đều trong các nguyên tử và điều này sẽ làm cho nó dễ dàng vượt qua nó hơn vì điện tích của nó sẽ không quá mạnh tại một điểm nhất định. Kết quả của thí nghiệm Lá vàng này hoàn toàn bất ngờ. Điều này khiến Rutherford nghĩ rằng nguyên tử có trung tâm mang điện tích dương mạnh tạo ra khi một hạt alpha cố gắng chuyển nó ra khỏi cấu trúc trung tâm. Để thiết lập một nguồn đáng tin cậy hơn, các hạt được xem xét với số lượng của những hạt đã được phản xạ và những hạt không được phản xạ. Nhờ sự chọn lọc các hạt này, người ta có thể xác định kích thước của hạt nhân so với quỹ đạo của các electron xung quanh nó. Cũng có thể kết luận rằng phần lớn không gian của nguyên tử là trống rỗng. Có thể thấy, một số hạt alpha đã bị lệch bởi lá vàng. Một số chỉ bị lệch ở những góc rất nhỏ. Điều này giúp kết luận rằng điện tích dương trên nguyên tử không phân bố đều. Tức là điện tích dương nằm trên nguyên tử một cách tập trung trong một thể tích không gian rất nhỏ. Rất ít hạt alpha trôi trở lại. Sự sai lệch này chỉ ra như sau các hạt cho biết có thể đã bật lại. Nhờ tất cả những cân nhắc mới này, mô hình nguyên tử của Rutherford có thể được thiết lập với những ý tưởng mới. Mô hình nguyên tử RutherfordChúng ta sẽ nghiên cứu các nguyên tắc của mô hình nguyên tử của Rutherford là gì:
Sự chấp nhận và hạn chế của mô hình nguyên tử của RutherfordĐúng như dự đoán, mô hình mới này đã hình dung ra một bức tranh toàn cảnh hoàn toàn mới về nguyên tử trong thế giới khoa học. Nhờ mô hình nguyên tử này, nhiều nhà khoa học sau này có thể nghiên cứu và xác định số lượng electron mà mỗi nguyên tố trong bảng tuần hoàn có. Ngoài ra, những khám phá mới có thể giúp giải thích hoạt động của nguyên tử một cách đơn giản nhất. Tuy nhiên, mô hình này cũng có một số hạn chế và lỗi. Mặc dù đó là một bước đột phá trong thế giới vật lý, chúng không phải là một mô hình hoàn hảo hay hoàn chỉnh. Và đó là của theo định luật Newton và một khía cạnh quan trọng của định luật Maxwell, mô hình này không thể giải thích những điều nhất định:
Tôi hy vọng rằng với thông tin này, bạn có thể tìm hiểu thêm về mô hình nguyên tử của Rutherford.
Chắc chắn bạn đã từng thấy Mô hình nguyên tử Bohr. Đây là một khám phá khá quan trọng mà nhà khoa học này thực hiện đối với khoa học, đặc biệt là điện từ học và điện hóa học. Trước đây có mô hình của Rutherford, khá cách mạng và rất thành công, nhưng có một số mâu thuẫn với các định luật nguyên tử khác như của Maxwell và Newton. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết mọi thứ bạn cần biết về mô hình nguyên tử của Bohr, cũng như các chi tiết của nó để làm rõ bất kỳ nghi ngờ nào về chủ đề này. Các vấn đề nó đã giúp giải quyếtNhư chúng tôi đã đề cập ở phần đầu của bài viết, mô hình nguyên tử này đã giúp giải quyết những mâu thuẫn nhất định tồn tại với các định luật nguyên tử khác. Trong mô hình Rutherford trước đó, chúng tôi phải các electron chuyển động mang điện tích âm phải phát ra một loại bức xạ điện từ. Điều này nên được thực hiện do các định luật điện từ học. Sự mất mát năng lượng này làm cho các electron bị giảm quỹ đạo của chúng theo đường xoắn ốc về phía trung tâm. Khi đến trung tâm, chúng sụp đổ, va chạm với lõi. Điều này tạo ra một vấn đề về lý thuyết vì nó không thể sụp đổ cùng với hạt nhân của nguyên tử, nhưng quỹ đạo của các electron phải khác. Điều này đã được giải quyết với mô hình nguyên tử Bohr. Nó giải thích rằng các electron quay quanh hạt nhân theo những quỹ đạo nhất định được phép và có năng lượng riêng. Năng lượng tỷ lệ với hằng số Planck. Những quỹ đạo mà chúng ta đã đề cập đến nơi các electron chuyển động, được gọi là các lớp năng lượng hay mức năng lượng. Có nghĩa là, năng lượng mà các electron có không phải lúc nào cũng giống nhau, nhưng được lượng tử hóa. Mức lượng tử là các quỹ đạo khác nhau mà nguyên tử được tìm thấy. Tùy thuộc vào quỹ đạo mà nó đang ở trong bất kỳ thời điểm nhất định nào, nó sẽ có năng lượng nhiều hơn hoặc ít hơn. Những quỹ đạo càng gần hạt nhân nguyên tử thì năng lượng càng lớn. Mặt khác, chúng càng di chuyển ra xa hạt nhân thì năng lượng càng ít. Mô hình nguyên tử Bohr này, ngụ ý rằng các electron chỉ có thể tăng hoặc mất năng lượng bằng cách nhảy từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác, đã giúp giải quyết sự sụp đổ do mô hình của Rutherford đề xuất. Khi chuyển từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác, nó sẽ hấp thụ hoặc phát ra bức xạ điện từ. Nghĩa là, khi bạn chuyển từ mức năng lượng tích điện nhiều hơn sang mức năng lượng ít được tích điện hơn, bạn giải phóng năng lượng dư thừa. Ngược lại, khi đi từ mức năng lượng thấp lên mức cao hơn, nó sẽ hấp thụ bức xạ điện từ. Vì mô hình nguyên tử này là một sửa đổi của mô hình Rutherford, các đặc điểm của hạt nhân trung tâm nhỏ và với phần lớn khối lượng của nguyên tử vẫn được duy trì. Mặc dù quỹ đạo của các electron không phẳng như quỹ đạo của các hành tinh, nhưng có thể nói rằng các electron này quay quanh hạt nhân của chúng theo cách tương tự như các hành tinh quay quanh Mặt trời. Các nguyên tắc mô hình nguyên tử của BohrBây giờ chúng ta sẽ phân tích các nguyên tắc của mô hình nguyên tử này. Nó là về một lời giải thích chi tiết về mô hình đã nói và hoạt động của nó.
Mô hình này là một cuộc cách mạng và cố gắng mang lại sự ổn định cho vật liệu mà các mô hình trước đó không có. Phổ hấp thụ và phát xạ rời rạc của các chất khí cũng được giải thích với mô hình nguyên tử này. Đó là mô hình đầu tiên đưa ra khái niệm lượng tử hóa hay lượng tử hóa. Điều này làm cho mô hình nguyên tử của Bohr trở thành một mô hình nằm giữa cơ học cổ điển và cơ học lượng tử. Mặc dù nó cũng có những thiếu sót, nhưng nó là mô hình tiền thân cho cơ học lượng tử sau này của Schrödinger và các nhà khoa học khác. Hạn chế và sai sót của mô hình nguyên tử BohrNhư chúng tôi đã đề cập, mô hình này cũng có những tồn tại và sai sót nhất định. Trước hết, nó không giải thích hoặc đưa ra lý do tại sao các electron chỉ bị giới hạn trong các quỹ đạo cụ thể. Nó trực tiếp giả định rằng các electron có bán kính và quỹ đạo đã biết. Tuy nhiên, đây không phải là như vậy. Một thập kỷ sau Nguyên lý bất định của Heisenberg bác bỏ điều này. Mặc dù mô hình nguyên tử này có thể mô hình hóa hoạt động của các electron trong nguyên tử hydro, nó không chính xác như vậy khi nói đến các nguyên tố có số lượng electron cao hơn. Nó là một mô hình mà gặp khó khăn khi giải thích hiệu ứng Zeeman. Hiệu ứng này là những gì có thể được nhìn thấy khi các vạch quang phổ được chia làm hai hoặc nhiều hơn khi có từ trường bên ngoài và từ trường tĩnh. Một trong những lỗi và hạn chế khác mà mô hình này mắc phải là nó cung cấp một giá trị không chính xác cho mô men động lượng của quỹ đạo trạng thái cơ bản. Tất cả những sai sót và hạn chế được đề cập đến khiến mô hình nguyên tử của Bohr bị thay thế bằng lý thuyết lượng tử nhiều năm sau đó. Tôi hy vọng rằng với bài viết này, bạn có thể hiểu thêm về mô hình nguyên tử của Bohr và các ứng dụng của nó trong khoa học. |
