- A Perrin atommodell jellemzői
- Kísérlet
- Katód sugarai
- Perrin nyomozásai
- Ellenőrzési módszer
- posztulátumok
- korlátozások
- Érdekes cikkek
- Irodalom
A Perrin atommodell összehasonlította az atom szerkezetét egy Naprendszerrel, ahol a bolygók lennének negatív töltések, a Nap pedig egy pozitív töltés, amely az atom közepére koncentrálódna. 1895-ben a kiemelkedő francia fizikus bebizonyította, hogy a katód sugarai átviszik a negatív töltéseket azon felület felé, amelyre ütköznek.
Ezzel megmutatták a katód sugarak elektromos természetét, és rávilágítottak az atom elektromos természetére, megértve azt az anyag legkisebb és elválaszthatatlan egységének. 1901-ben Jean Baptiste Perrin javasolta, hogy a központot körülvevő negatív töltések vonzása (pozitív töltés) a tehetetlenség hatására kerüljön ellensúlyozásra.
Jean Baptiste Perrin
Ezt a modellt később kiegészítette és tökéletesítette Ernest Rutherford, aki kijelentette, hogy az atom pozitív töltése az atom közepén helyezkedik el, és az elektronok körül körbekerülnek.
Ennek a modellnek azonban voltak bizonyos korlátai, amelyeket az akkoriban nem lehetett megmagyarázni, és Niels Bohr dán fizikus alapozta a modellt, hogy 1913-ban javasolja modelljét.
A Perrin atommodell jellemzői
Perrin atommodelljének legfontosabb jellemzői a következők:
- Az atom nagy pozitív részecskékből áll, amelyek közepén az atomtömeg nagy része koncentrálódik.
- Több negatív töltés kering ezen a koncentrált pozitív töltés körül, amely kompenzálja a teljes elektromos töltést.
Perrin javaslata összehasonlítja az atomszerkezetet egy naprendszerrel, ahol a koncentrált pozitív töltés teljesíti a Nap szerepét, és a környező elektronok teljesítik a bolygók szerepét.
Perrin volt az úttörő az atom széttagolható szerkezetének javaslásában 1895-ben. Azonban soha nem ragaszkodott egy olyan kísérlet megtervezéséhez, amely elősegítené ennek a felfogásnak az igazolását.
Kísérlet
Doktori képzésének részeként Perrin fizikai asszisztensként szolgált a párizsi École Normale Supérieure-ban 1894 és 1897 között.
Addigra Perrin kutatásainak nagy részét a katód sugarainak vizsgálatára fejlesztette; vagyis ha a katód sugarai elektromosan töltött részecskék voltak, vagy hullámok formájában lettek.
Katód sugarai
A katódsugár kísérlet a Crookes csövekkel végzett kutatások eredményeként jött létre, ezt a szerkezetet az angol kémikus William Crookes az 1870-es években találta ki.
A Crookes cső üvegcsőből áll, amelyben csak gázok vannak. Ennek a konfigurációnak mindkét végén fémdarab van, és mindegyik darab külső feszültségforráshoz van kötve.
Amikor a csövet feszültség alá helyezik, a benne levõ ionizálódik, és következésképpen áramvezetõvé válik, és bezárja a nyitott áramkört a végelektródák között.
A cső belsejében a gázok fluoreszkáló megjelenést mutatnak, ám a 1890-es évek végéig a tudósok nem voltak tisztában a jelenség okával.
Addigra nem volt ismert, hogy a fluoreszcencia az elemi részecskék csövön belüli keringésének köszönhető-e, vagy a sugarak olyan hullámok alakját mutatják, amelyek azokat hordozták.
Perrin nyomozásai
1895-ben Perrin megismételte a katódsugár-kísérleteket azzal, hogy egy kisülőcsövet egy nagyobb üres tartályba kötött.
Ezenkívül Perrin át nem eresztő falat helyezte el a rendes molekulák számára, és megismételte a Crookes konfigurációját egy Faraday ketrecbe helyezve, amelyet egy védőkamrában helyeztek el.
Ha a sugarak a Faraday ketrecben levő normál molekulák számára áthatolják az áthatolhatatlan falon, akkor automatikusan kimutatható, hogy a katód sugarai alapvetően elektromosan töltött részecskékből állnak.
Ellenőrzési módszer
Ennek megerősítésére Perrin egy elektrométert csatlakoztatott a vízhatlan fal közelében, hogy megmérje az elektromos töltéseket, amelyek akkor keletkeznének, amikor a katód sugarai odaérnének.
A kísérlet elvégzése során bizonyítást nyert, hogy a katód sugarainak az át nem eresztő falra gyakorolt hatása kismértékben negatív töltést okozott az elektrométerben.
Ezt követően Perrin eltérítette a katód sugarainak áramlását azáltal, hogy kényszerítette a rendszert egy elektromos mező indukciójával, és arra kényszerítette a katód sugarait, hogy ütközzenek az elektrométerrel. Amikor ez történt, a mérőkészülék jóval nagyobb villamos töltést regisztrált az előző rekordhoz képest.
Perrin kísérleteinek köszönhetően kimutatták, hogy a katód sugarai negatív töltésű részecskékből állnak.
Később, a huszadik század elején, JJ Thomson Perrin kutatásainak alapján hivatalosan felfedezte az elektronok létezését és töltés-tömeg kapcsolatát.
posztulátumok
JJ Thomson brit tudós 1904-ben egy atommodellre, más néven szilva pudingmodellre tett javaslatát.
Ebben a modellben a pozitív töltést homogén tömegként értették meg, és a negatív töltések véletlenszerűen eloszlanak az említett pozitív tömegen.
Az analógia szerint a pozitív töltés a puding tömege, a negatív töltéseket pedig a szilva képviseli. Ezt a modellt Perrin 1907-ben megcáfolta. Javaslatában Perrin a következőket állítja:
- A pozitív töltés nem terjed ki az egész atomszerkezetben. Inkább az atom közepére koncentrálódik.
- A negatív töltések nem oszlanak el az atomban. Ehelyett rendben vannak elhelyezve a pozitív töltés körül, az atom külső széle felé.
korlátozások
Perrin atommodelljének két fő korlátozása van, amelyeket később Bohr (1913) és a kvantumfizika hozzájárulásának köszönhetően oldottak meg.
A javaslat legfontosabb korlátozásai a következők:
- Nincs magyarázat arra, miért marad a pozitív töltés az atom közepén.
- A negatív töltések keringésének stabilitása az atom közepén nem érthető.
Maxwell elektromágneses törvényei szerint a negatív töltések addig írják le a pozitív töltések körüli spirálpályákat, amíg össze nem ütköznek velük.
Érdekes cikkek
Schrödinger atommodellje.
De Broglie atommodell.
Chadwick atommodellje.
Heisenberg atommodell.
Thomson atommodellje.
Dalton atommodellje.
Dirac Jordan atommodell.
A Democritus atommodellje.
Bohr atommodellje.
Irodalom
- Jean Perrin (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Helyreállítva: britannica.com
- Jean Baptiste Perrin (20014). A világéletrajz enciklopédia. Helyreállítva: encyclopedia.com
- Kubbinga, H. (2013). Tisztelgés Jean Perrin-nek. © Európai Fizikai Társaság. Helyreállítva: europhysicsnews.org
- Atomi modell (sf). Havanna Kuba. Helyreállítva: ecured.cu
- Perrin, J. (1926). Az anyag megszakítás nélküli felépítése. Nobel Media AB. Helyreállítva: nobelprize.org
- Solbes, J., Silvestre, V. és Furió, C. (2010). Az atom- és kémiai kötési modellek történelmi fejlődése és ezek didaktikus következményei. Valencia Egyetem. Valencia Spanyolország. Helyreállítva: ojs.uv.es