Thomson-féle atommodell

A szilvapuding modell egy korai (és helytelen) 20. századi atommodell volt. J. J. Thomson javasolta 1904-ben, az elektron felfedezése után, de az atommag felfedezése előtt. Abban az időben a tudósok tudták, hogy az atomban van egy pozitív töltés, amely ellensúlyozza az elektronok negatív töltéseit, így az atom semleges, de azt nem tudták, honnan származik a pozitív töltés. Thomson modellje egy olyan atomot ábrázolt, amelynek pozitív töltésű közege, vagyis tere volt, a közegben pedig negatív töltésű elektronok voltak. Nem sokkal a javaslat benyújtása után a modellt "szilvapuding" modellnek nevezték el, mivel a pozitív közeg olyan volt, mint egy puding, benne elektronokkal, vagyis szilvával.

Példa Thomson modelljére

Fejlődés a modern atommodell felé

Rutherford modellje

Lényegében 1909-ben, nem sokkal azután, hogy Thomson modelljét javasolták, Hans Geiger és Ernest Marsden vékony aranylemezekkel végzett kísérletet Thomson modelljének tesztelésére. Professzoruk, Ernest Rutherford azt várta, hogy az eredmények igazolják Thomson igazát, de eredményeik rendkívül eltérőek voltak attól, amire számítottak. Rutherford 1911-ben felfedezte, hogy a pozitív töltések a protonoknak nevezett apró részecskékből származnak, és hogy a protonok egy apró központban, az atommagban vannak, az elektronok pedig az atommag körül keringenek.

Bohr-modell

Rutherford modellje meglehetősen egyszerű volt, de téves, mert az elektronoknak van töltésük, és a pozitív töltésű atommagnak vonzania kellene őket. Niels Bohr 1913-ban "energiaszintekkel" egészítette ki az atommodellt. Az elektronok nem esnek az atommagba, mert energiaszintek tartalmazzák őket, és a magasabb energiaszintekre való átmenethez extra energiára van szükség, az alacsonyabb energiaszintekre való átmenethez pedig energiafelszabadításra. Az elektron energiájának megváltoztatása nélkül nem lehet energiaállapotot váltani. Ha egy elektront egy foton (elektromágneses sugárzást hordozó részecske) talál el, akkor extra energiát nyer, és magasabb energiaszintre kerül (állapotot vált), majd visszaugrik egy alacsonyabb energiaszintre, felszabadítva a benne lévő energiát. Ezt az új modellt Bohr-modellnek vagy Rutherford-Bohr-modellnek nevezték el. Ez egy teljesen új tudományággal bővítette a tudományt: Kvantumfizika.

Kvantum modell

1926-ban Erwin Schrödinger azt az elképzelést használta, hogy az elektronok hullámként és részecskeként is viselkednek, ezt nevezik hullám-részecske dualitásnak. Ez egy teljesen új réteggel bővítette az atommodellt és a kvantumfizikát. Egy részecske esetében tudhatjuk, hogy hol van a térben, ha megfigyeljük (megnézzük). De egy hullám esetében mindenhol ott van, így nem tudod meghatározni, hogy pontosan hol van. Ezt nevezik kvantumbizonytalanságnak. Egy elektron esetében csak a valószínűségét tudhatod annak, hogy egy adott helyen van, mert az egy hullám és egy részecske is. (Lásd a fenti ábrát)

Egy kép, amely egy elektront mutat, amint energiaszintet változtat, és fotonok formájában energiát nyer és ad le.

Ez mutatja az aktuális atommodellt. Az atom körüli fekete árnyékolás azt mutatja, hogy mekkora a valószínűsége annak, hogy ott egy elektron található. Minél sötétebb, annál nagyobb az esélye, hogy az adott helyen elektron található.