PERRĪNA ATOMU MODELIS: RAKSTURLIELUMI, POSTULĀTI - ĶĪMIJA - 2025

Atoma modelis Perrin salīdzināja struktūru atoma ar Saules sistēmu, kurā planētas varētu būt negatīvās maksas un Saule būs pozitīvs lādiņš, kas koncentrējas centrā atoma. 1895. gadā ievērojamais franču fiziķis demonstrēja negatīvo lādiņu pārnešanu ar katodu stariem virzienā uz virsmu, uz kuru tie skāra.

Tas parādīja katoda staru elektrisko raksturu un izgaismoja atoma elektrisko raksturu, saprotot to kā mazāko un nedalāmāko matērijas vienību. 1901. gadā Žans Baptiste Perrīns ierosināja, ka negatīvo lādiņu piesaisti centrā (pozitīvo lādiņu) novērš inerces spēks.

Žans Baptiste Perrins

Šo modeli vēlāk papildināja un pilnveidoja Ernests Rutherfords, kurš apgalvoja, ka viss pozitīvais atoma lādiņš atrodas atoma centrā un ap to riņķo elektroni.

Tomēr šim modelim bija daži ierobežojumi, kurus tajā laikā nevarēja izskaidrot, un Dānijas fiziķis Nīls Bohrs modeli ņēma par pamatu, lai 1913. gadā ierosinātu savu modeli.

Perrina atomu modeļa raksturojums

Perrina atomu modeļa galvenās iezīmes ir šādas:

- Atomu veido liela pozitīva daļiņa, kas atrodas tās centrā un kurā koncentrējas lielākā daļa atomu masu.

- Ap šo koncentrēto pozitīvo lādiņu orbītā orbītā ir vairākas negatīvas lādiņas, kas kompensē kopējo elektrisko lādiņu.

Perrīna priekšlikums atomu struktūru salīdzina ar Saules sistēmu, kur koncentrētais pozitīvais lādiņš izpildītu Saules lomu un apkārtējie elektroni pildītu planētu lomu.

Perrins bija pionieris, ierosinot atoma pārtraukto struktūru 1895. gadā. Tomēr viņš nekad neuzstāja uz eksperimenta izstrādi, kas palīdzētu pārbaudīt šo koncepciju.

Eksperiments

Kā daļu no doktora apmācības, Perrin kalpoja par fizikas asistentu École Normale Supérieure Parīzē laikā no 1894 līdz 1897.

Līdz tam Perrīns lielāko daļu savu pētījumu bija izstrādājis katoda staru rakstura pārbaudei; tas ir, ja katoda stari bija elektriski lādētas daļiņas vai ja tie bija viļņu formā.

Katodu stari

Katodstaru eksperiments radās pētījumos ar Crookes caurulēm - struktūru, kuru 1870. gados izgudroja angļu ķīmiķis Viljams Krūkss.

Crookes cauruli veido stikla caurule, kuras iekšpusē ir tikai gāzes. Šīs konfigurācijas katrā galā ir metāla gabals, un katrs gabals ir savienots ar ārēju sprieguma avotu.

Kad caurule tiek barota, tās iekšpusē esošais gaiss jonizē, un līdz ar to tas kļūst par elektrības vadītāju un aizver atvērto ķēdi starp elektrodiem galos.

Caurules iekšpusē gāzes iegūst dienasgaismas izskatu, taču līdz 1890. gadu beigām zinātniekiem nebija skaidrības par šīs parādības cēloni.

Līdz tam laikam nebija zināms, vai fluorescences cēlonis bija elementāro daļiņu cirkulācija mēģenē vai arī stari bija viļņu formā, kas tos pārnesa.

Perrīna izmeklēšana

1895. gadā Perrīns atkārtoja katodstaru eksperimentus, savienojot izlādes cauruli ar lielāku tukšu trauku.

Turklāt Perrīns novietoja necaurlaidīgu sienu parastajām molekulām un atkārtoja krooka konfigurāciju, ievietojot Faradeja būru, kas atrodas aizsardzības kamerā.

Ja stari iet caur necaurlaidīgu sienu parastajām molekulām Faradeja būrī, automātiski tiek parādīts, ka katoda stari sastāv no elektriski lādētām pamata daļiņām.

Pārbaudes metode

Lai to apstiprinātu, Perrīns necaurlaidīgās sienas tuvumā pieslēdza elektrometru, lai izmērītu elektriskos lādiņus, kas varētu rasties, kad tur nokļūtu katoda stari.

Veicot eksperimentu, tika pierādīts, ka katoda staru trieciens pret necaurlaidīgo sienu izraisa nelielu negatīvā lādiņa mērījumu elektrometrā.

Pēc tam Perrins novirzīja katoda staru plūsmu, piespiežot sistēmu, ierosinot elektrisko lauku, un piespieda katoda starus triecienu pret elektrometru. Kad tas notika, skaitītājs reģistrēja ievērojami lielāku elektrisko lādiņu, salīdzinot ar iepriekšējo rekordu.

Pateicoties Perrīna eksperimentiem, tika parādīts, ka katoda starus veido daļiņas ar negatīvām lādiņām.

Vēlāk, divdesmitā gadsimta sākumā, Dž. Thomsons, pamatojoties uz Perrīna pētījumu, oficiāli atklāja elektronu esamību un to lādiņa un masas attiecības.

Postulāti

1904. gadā britu zinātnieks Dž. Thomsons izteica savu priekšlikumu par atomu modeli, kas pazīstams arī kā plūmju pudiņa modelis.

Šajā modelī pozitīvais lādiņš tika saprasts kā viendabīga masa, un negatīvās lādītes uz šīs pozitīvās masas tiks nejauši izkliedētas.

Pēc analoģijas pozitīvā lādiņa būtu pudiņa masa, bet negatīvās lādiņas attēlotu plūmes. Šo modeli Perrīns atspēkoja 1907. gadā. Savā priekšlikumā Perrīns norāda:

- pozitīvais lādiņš netiek paplašināts visā atomu struktūrā. Drīzāk tas ir koncentrēts atoma centrā.

- Negatīvie lādiņi nav izkliedēti visā atomā. Tā vietā tie ir sakārtoti ap pozitīvo lādiņu virzienā uz atoma ārējo malu.

Ierobežojumi

Perrīna atomu modelim ir divi galvenie ierobežojumi, kas vēlāk tika pārvarēti, pateicoties Boha (1913) un kvantu fizikas ieguldījumiem.

Nozīmīgākie šī priekšlikuma ierobežojumi ir:

- Nav izskaidrots, kāpēc pozitīvā lādiņa koncentrējas atoma centrā.

- Neizprot negatīvo lādiņu orbītu stabilitāti ap atoma centru.

Saskaņā ar Maksvela elektromagnētiskajiem likumiem, negatīvie lādiņi aprakstītu spirālveida orbītas ap pozitīvajiem lādiņiem, līdz tie saduras ar tiem.

Interesanti raksti

Šrēdingera atomu modelis.

De Broglie atomu modelis.

Čadvika atomu modelis.

Heizenberga atomu modelis.

Tomsa atoma modelis.

Daltona atomu modelis.

Diraka Jordānijas atomu modelis.

Democritus atomu modelis.

Boha atoma modelis.

Atsauces

1. Žans Perrins (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Atgūts no: britannica.com
2. Žans Baptiste Perrins (20014). Pasaules biogrāfijas enciklopēdija. Atgūts no: encyclopedia.com
3. Kubbinga, H. (2013). Veltījums Žanam Perrinam. © Eiropas Fizikālā biedrība. Atgūts no: europhysicsnews.org
4. Atomu modelis (sf). Havana Kuba. Atgūts no: ecured.cu
5. Perrin, J (1926). Nepārtraukta jautājuma uzbūve. Nobel Media AB. Atgūts no nobelprize.org
6. Solbes, J., Silvestre, V. un Furió, C. (2010). Atomu un ķīmisko saišu modeļu vēsturiskā attīstība un to didaktiskās sekas. Valensijas universitāte. Valensija, Spānija. Atgūts no: ojs.uv.es