A finales del siglo XIX y principios del XX, ¿qué científicos hicieron contribuciones destacadas al abrir la puerta a la estructura atómica? ¡Haz una contribución concreta!
El modelo atómico de Thomson
El primer modelo atómico influyente fueron los "electrones en una esfera uniformemente cargada positivamente" propuesto por J.J. Thomson en 1904 como modelo "flotante". Imaginó que la carga positiva del átomo estaba distribuida continuamente por todo el átomo con una densidad uniforme, y que los electrones del átomo flotaban en una esfera debido a la fuerza entre la carga positiva y los electrones y a la repulsión entre los electrones. Este modo se conoce comúnmente como "Modo pudín de ciruela". Thomson también cree que no más de un cierto número de electrones formarán simétricamente un anillo estable o una capa esférica cuando el número de electrones excede un cierto valor, los electrones sobrantes forman nuevas capas y, a medida que aumenta el número de electrones, la periodicidad estructural aumentará; ocurrir. . Por lo tanto, imaginó que los cambios periódicos en las propiedades de los elementos podrían explicarse por la estructura de capas de esta distribución de electrones. El modelo atómico de Thomson fue rápidamente rechazado por experimentos posteriores. No pudo explicar el fenómeno de dispersión de gran ángulo de los rayos alfa
2 Experimentos de dispersión de partículas alfa
De 1904 a 1906 En junio, Rutherford realizó varios experimentos en los que los rayos alfa atravesaron aire, mica y láminas metálicas de diferentes espesores (como el papel de aluminio). El físico británico W.H. Bragg (Praga, W.H. 1862-1942) también realizó este experimento en 1904-1905. Descubrieron que en este experimento, los rayos alfa se desaceleraban y sus trayectorias estaban sesgadas (es decir, dispersas). Por ejemplo, algunos rayos alfa que atraviesan la mica se desvían unos 2° de sus trayectorias originales y se dispersan en ángulos pequeños. En el invierno de 1906, Rutherford también se dio cuenta de que a partir de cierta velocidad crítica, las partículas alfa pueden penetrar en los átomos y, mediante su dispersión y la reacción del campo eléctrico en los átomos, se puede explorar la estructura interna de los átomos. Además, prevé la posibilidad de una dispersión de ángulos grandes. Durante 1907-1908, Geiger también realizó una investigación experimental sobre la dispersión de partículas alfa bajo la dirección de Rutherford, y descubrió que el ángulo de dispersión de las partículas alfa que inciden sobre una lámina metálica está relacionado con el espesor y el peso atómico del material. También se descubrió que la mayoría de las partículas tienen pequeños ángulos de dispersión, pero unas pocas partículas alfa tienen grandes ángulos de desviación. Rutherford era muy consciente de que observar con precisión la dispersión de las partículas alfa en ángulos grandes era muy importante para comprender el campo eléctrico y la estructura dentro de los átomos. En marzo de 1909, Rutherford, Geiger y Marsden (Marsden, E. 1889-?) utilizaron radio como fuente radiactiva para realizar experimentos con partículas alfa que penetraban láminas metálicas (se utilizaron láminas de oro y platino sucesivamente, midiendo cuidadosamente una muy). pequeña cantidad de partículas de dispersión de gran ángulo. Se descubrió que aproximadamente una octava parte de las partículas alfa incidentes se desviaron en un ángulo grande, con un ángulo de desviación promedio de 90°, y algunas incluso rebotaron. Lu Fuqin quedó muy sorprendido por el fenómeno de dispersión anómala de las partículas alfa que superan los 90°, aunque ya había hecho algunas especulaciones sobre la dispersión de gran ángulo de antemano. Años más tarde, en un discurso pronunciado en 1925, habló de sus sentimientos tras el experimento de marzo de 1909. Dijo: "Si colocas una hoja de oro en la órbita de un haz de rayos alfa, lo único que se espera es que algunos de los rayos entren en los átomos de oro y se dispersen. Sin embargo, una observación obvia e inesperada es que algunas velocidades rápidas y la energía de las partículas alfa, este es un resultado extremadamente sorprendente... Es como si un artillero golpeara un trozo de papel y la ojiva rebotara por alguna otra razón". Bajo la dirección de Rutherford, Geiger y Meston resumieron los experimentos y escribieron un artículo que fue publicado por la Royal Society.
En tercer lugar, Rutherford descubrió el núcleo atómico y estableció el modelo del núcleo atómico.
Geiger y Meston no entendieron del todo la importancia de su descubrimiento, por lo que volvieron a realizar experimentos de dispersión de ángulo pequeño después de la publicación del artículo. Lu es diferente. "Este resultado aporta gran luz a la comprensión de la intensidad del campo eléctrico alrededor o dentro del átomo", dijo en una conferencia en 1909. Y añadió: "La conclusión de que el átomo se encuentra en un fuerte campo eléctrico es inevitable, de lo contrario Sería imposible que las partículas alfa pasaran. Las moléculas cambian de dirección en distancias tan pequeñas.
"En los siguientes uno o dos años, Rutherford confió en su aguda intuición y su profundo conocimiento para captar esta anomalía que la gente fácilmente pasaba por alto, y exploró el gran tamaño de las partículas alfa desde la perspectiva de la existencia de fuertes campos eléctricos en los átomos. La causa de la dispersión angular, descubriendo así la estructura nuclear de los átomos. En febrero de 1910, Rutherford calculó la relación de tensión durante la dispersión de gran ángulo y obtuvo nuevas ideas sobre la estructura atómica después de repetidas reflexiones e investigaciones, a finales de abril de 1910. Escribió. El artículo "Dispersión de partículas alfa y beta por la materia y la estructura atómica", publicado en mayo, creía que las partículas alfa cambian de dirección durante la colisión con átomos de láminas metálicas como objetivos, por lo que se forma una banda de pequeño volumen pero de gran masa. en el átomo. El núcleo atómico cargado positivamente ejerce una fuerte fuerza repulsiva sobre las partículas α cargadas positivamente, desviando las partículas en un ángulo grande; el núcleo atómico es muy pequeño y su diámetro es de aproximadamente 1/10000 a 1/100000 del diámetro. Diámetro atómico Fuera del núcleo atómico hay un núcleo atómico muy pequeño. Un gran espacio vacío en el que electrones cargados negativamente con masas mucho más ligeras se mueven alrededor del núcleo, Rutherford propuso en el artículo que su modelo de nucleación atómica se puede verificar desde varios aspectos. y Marston. Los experimentos realizados en 1912 confirmaron la existencia del núcleo atómico. El modelo atómico de Rutherford se confirmó aún más después de que Aston (AST-ON, F.W. 1877-1945) descubriera la ley de Mosler en 1919. Debido a la marcada contradicción con la teoría electromagnética clásica, encontró dificultades, por lo que no atrajo la atención en el país ni en el extranjero poco después de su publicación. En 1913, Bohr aplicó la teoría cuántica a los átomos, combinada con el modelo atómico del núcleo de Rutherford, y lo desarrolló. , que rápidamente recibió gran atención por parte de la comunidad científica de varios países, mejorando enormemente la reputación de Rutherford y Bohr. Desde el descubrimiento del radio en 1898 hasta el descubrimiento de la estructura del núcleo atómico en 1911, surgió un modelo fundamentalmente diferente. logrando un logro científico que cambió la teoría atómica anterior El descubrimiento de la estructura nuclear atómica significó el surgimiento de la física atómica y la física nuclear, y fue también el preludio del nacimiento de la química estructural moderna. ://gshy.org/Article_Show.asp? ID del artículo = 1024