Modele Atomice

Meditaţiile folosofice atomiste datează încă de pe vremea vechilor gânditori greci şi indieni ai decolelor al VI- lea şi al V- lea î. Hr. Prima formulare filosofică a unei idei similare celei de atom a fost dezvoltată de Democrit în Grecia secolului al VI- lea î.

Hr. Ideea s-a pierdut timp de secole, până la reapariţia interesului ştiinţific din Epoca Renaşterii.

În secolul al XIX- lea, John Dalton a vrut să cunoască de ce se sparg substanţele în constituienţi proporţionali. Pentru Dalton, fiecare element chimic a fost reprezentat printr-un tip de atom şi vice-versa. În ultima parte a secolului al XIX- lea, William Crookes a inventat tubul cu raze catodice (denumit si tub Crookes) şi a fost primul care a observat particule încărcate negativ într-un astfel de tub.

Aproape de trecerea către secolul al XX- lea J.J. Thomson, în urma cercetărilor sale privind razele catodice, a descoperit că atomii sunt de fapt, divizibili, fiind parţial compusi din particule uşor încărcate negativ (dovedite de a avea proprietăţi identice, indiferent de elementul chimic de la care proveneau), ce au fost numite mai târziu electroni. De altfel J.J. Thomson propune primul model de atom în care, electronii sunt incluşi într-o bilă cu sarcina pozitivă precum „stafidele în cozonac”.

În 1911, Ernest Rutherford a descoperit că electronii orbitează un nucleu compact. Tot Rutherford a descoperit că hidrogenul posedă cel mai uşor nucleu, pe care l-a numit proton (în limba greacă „προτου” înseamnă primul).

Pentru a explica de ce electronii „nu cad în spirală, pe nucleu”, Niels Bohr a dezvoltat un model al atomului în care, folosind rezultatele mecanicii cuantice electronii nu pot să parcurgă decât orbite circulare fixate.

După descoperirea principiului de incertitudine al lui Werner Heisenberg, conceptul de orbită circulară a fost înlocuit cu cel de „nor”, în interiorul căruia distribuţia electronilor a fost decrisă prin ecuaţii probabilistice. În sfârşit, după descoperirea în anul 1932 a neutronului, particulă neutră din punct de vedere electric, nucleele atomice ale elementelor mai grele decât hidrogenul, s-au găsit a fi formate din protoni şi neutroni, aceste ultime rezultate completând concepţia modernă despre structura atomică. Protonul şi neutronul se mai numesc şi nucleoni.

1. Modelul atomic Thomson

Modelul lui Thomson este un model clasic care presupune ca atomul este alcătuit din electroni dispuşi în interiorul unei sfere cu raza de ordinul 10 la puterea -10 metri, încărcate uniform cu o sarcină pozitivă. Modelul este numit şi „cozonacul cu stafide” datorită asemănării dintre dispunerea particulelor negative în norul de sarcină pozitivă şi a stafidelor în aluat. Modelul a fost propus de J.J. Thomson în anul 1906, înainte de descoperirea nucleului atomic. El presupunea că electronii oscilează în jurul unei poziţii de echilibru atunci când li se comunică energie, atomul emiţând radiaţii de diverse frecvenţe.

Deficienţe ale modelului:

Una din deficienţele modelului constă în faptul că frecvenţa radiaţiei emise putea avea orice valoare, lucru infirmat de seriile spectrale descoperite experimental.

În 1909, experimentele lui Geiger şi Marsden pun în evidenţă împrăştierea particulelor α la trecerea printr-o foiţă metalică, fenomen ce nu putea fi explicat pe baza modelului lui Thomson.