Atomelmélet

Démokritosz atomelmélete

Démokritosz úgy gondolta, hogy ha valamit újra és újra kettévágunk, akkor végül abba kell hagynunk. Azt mondta, hogy ezt az utolsó anyagdarabot már nem lehet kisebbre vágni. Démokritosz ezeket a kis anyagdarabokat atomoknak nevezte, ami annyit jelent, hogy "oszthatatlan". Úgy gondolta, hogy az atomok örökké tartanak, soha nem változnak, és nem lehet őket elpusztítani. Démokritosz úgy gondolta, hogy az atomok között nincs semmi, és hogy minden körülöttünk lévő dolog megmagyarázható, ha megértjük az atomok működését.

Néhány más filozófus egyetértett, mások pedig nem értettek egyet. Nem volt módjuk arra, hogy kísérletekkel bizonyítsák, igaz-e az elmélete vagy sem.

Boscovich atomelmélete

1758-ban Roger Joseph Boscovich leírta az atomelmélet előfutárát.

Dalton atomelmélete

1803-ban a cumberlandi születésű angol tudós, John Dalton a következőképpen dolgozta át Démokritosz elméletét:

1. Minden anyag atomokból áll.
2. Az atomok oszthatatlan és láthatatlan részecskék.
3. Az azonos elem atomjai azonos típusúak és tömegűek.
4. A kémiai vegyületeket alkotó atomok meghatározott arányban vannak jelen.
5. A kémiai változások a kémiai reakcióban részt vevő atomok átrendeződésének felelnek meg.

Dalton az atomot egy elem alapegységeként határozta meg, amely képes részt venni egy kémiai kombinációban.

Thomson atommodellje

1850-ben Sir William Crookes megépített egy "kisülési csövet", azaz egy üvegcsövet, amelyből eltávolították a levegőt, és amelynek végein fémelektródákat helyeztek el, amelyeket magas feszültségforráshoz csatlakoztattak. Ha vákuumot hozunk létre a csőben, fénykisülés látható, amely a katódtól (negatív töltésű elektróda) az anódig (pozitív töltésű elektróda) tart. Crookes a kibocsátást "katódsugárzásnak" nevezte el.

A katódsugár-kísérletek után Sir Joseph John Thomson megállapította, hogy a kibocsátott sugarat negatív töltések alkotják, mivel a pozitív pólus vonzza őket. Thomson tudta, hogy az atomok elektromosan semlegesek, de megállapította, hogy ehhez egy atomnak ugyanannyi negatív és pozitív töltéssel kell rendelkeznie. A negatív töltéseket elektronoknak (e-) nevezte el.

Az atomok semleges töltéséről felállított feltételezések alapján Thomson javasolta az első atommodellt, amelyet pozitív töltésű gömbként írt le, amelyben az elektronok (negatív töltéssel) helyezkednek el. Ez a szilvapudingmodell néven ismert.

1906-ban Robert Millikan megállapította, hogy az elektronok Coulomb (C) töltése -1,6 * 10⁻¹⁹, ami lehetővé tette a tömegének kiszámítását, amely 9,109 * 10⁻³¹ kg-nak felel meg.

Ugyanebben az időben Eugene Goldstein 1886-ban katódkisüléses csövekkel végzett kísérletei lehetővé tették számára, hogy megállapítsa, hogy a pozitív töltések tömege 1,6726 * 10⁻²⁷ kg és elektromos töltése +1,6 * 10 C⁻¹⁹. Lord Ernest Rutherford később ezeket a pozitív töltésű részecskéket protonoknak nevezte el.

A Thomson-modell sematikus ábrázolása.

Rutherford atommodellje

1910-ben Ernest Rutherford új-zélandi fizikus felvetette, hogy az atom pozitív töltései főként az atom középpontjában, az atommagban találhatók, az elektronok (e-) pedig körülötte.

Rutherford ezt akkor mutatta ki, amikor egy alfa-sugárzási forrást (héliumból) használt, hogy nagyon vékony aranylemezeket találjon el, amelyeket egy cink-szulfid lámpabúra vett körül, amely látható fényt termelt, amikor az alfa-sugárzás eltalálta. Ezt a kísérletet Geiger-Marsden-kísérletnek vagy aranyfólia-kísérletnek nevezték.

Ekkorra már világosak voltak az atom fő elemei, valamint az a felfedezés, hogy egy elem atomjai izotópokban is előfordulhatnak. Az izotópok az atommagban lévő neutronok számában különböznek. Bár ez a modell jól érthető volt, a modern fizika tovább fejlődött, és a mai elképzeléseket nem lehet könnyen érthetővé tenni. A mai atomfizikáról némi elképzelés az alábbi táblázatban található linkeken található.

Lord Ernest Rutherford atomi kísérlete

Modern fizika

Az atomok nem elemi részecskék, mert olyan szubatomi részecskékből állnak, mint a protonok és neutronok. A protonok és neutronok azért sem elemi részecskék, mert még kisebb részecskékből, úgynevezett kvarkokból állnak, amelyeket más részecskék, úgynevezett gluonok kötnek össze (mert ezek "ragasztják" össze a kvarkokat az atomban). A kvarkok azért elemi részecskék, mert a kvarkokat nem lehet tovább bontani.