Atomska teorija

Demokritova atomska teorija

Demokrit je menil, da če nekaj vedno znova prerežeš na pol, se boš končno moral ustaviti. Rekel je, da tega zadnjega kosa snovi ni mogoče več zmanjšati. Demokrit je te majhne koščke snovi imenoval atomi, kar pomeni "nedeljivi". Menil je, da atomi trajajo večno, da se nikoli ne spremenijo in da jih ni mogoče uničiti. Demokrit je menil, da med atomi ni ničesar in da bi lahko vse, kar nas obdaja, razložili, če bi razumeli, kako delujejo atomi.

Nekateri drugi filozofi so se s tem strinjali, drugi pa ne. S poskusi niso mogli dokazati, ali je njegova teorija resnična ali ne.

Boscovicheva atomska teorija

Leta 1758 je Roger Joseph Boscovich opisal predhodnika atomske teorije.

Daltonova atomska teorija

Leta 1803 je angleški znanstvenik John Dalton, rojen v Cumberlandu, predelal Demokritovo teorijo, in sicer:

1. Vsa snov je sestavljena iz atomov.
2. Da so atomi nedeljivi in nevidni delci.
3. Da so atomi istega elementa enake vrste in mase.
4. Atomi, ki sestavljajo kemične spojine, so prisotni v določenih razmerjih.
5. Kemijske spremembe so povezane z reorganizacijo atomov, ki sodelujejo v kemijski reakciji.

Dalton je atom opredelil kot osnovno enoto elementa, ki lahko sodeluje v kemijski kombinaciji.

Thomsonov atomski model

Leta 1850 je sir William Crookes izdelal "razelektritveno cev", to je stekleno cev z odstranjenim zrakom in kovinskimi elektrodami na koncih, priključeno na vir visoke napetosti. Ko v cevi ustvarimo vakuum, lahko opazimo svetlobni razelektritev, ki gre od katode (negativno nabite elektrode) do anode (pozitivno nabite elektrode). Crookes je emisijo poimenoval "katodni žarki".

Po poskusih s katodnimi žarki je sir Joseph John Thomson ugotovil, da so oddajani žarki posledica negativnih nabojev, ker jih privlači pozitivni pol. Thomson je vedel, da so atomi električno nevtralni, vendar je ugotovil, da mora imeti atom za to enako količino negativnih in pozitivnih nabojev. Negativne naboje je poimenoval elektroni (e-).

Na podlagi predpostavk o nevtralnem naboju atomov je Thomson predlagal prvi model atoma, ki je bil opisan kot pozitivno nabita krogla, v katero so bili vgrajeni elektroni (z negativnim nabojem). Znan je kot model slivovega pudinga.

Leta 1906 je Robert Millikan ugotovil, da imajo elektroni Coulombov (C) naboj -1,6 * 10⁻¹⁹, kar je omogočilo izračun njihove mase, ki je bila majhna in je znašala 9,109 * 10 ⁻³¹kg.

Istočasno je Eugene Goldstein leta 1886 s poskusi s katodnimi cevmi ugotovil, da imajo pozitivni naboji maso 1,6726 * 10 ⁻²⁷kg in električni naboj +1,6 * 10 C⁻¹⁹. Lord Ernest Rutherford je te pozitivno nabite delce kasneje poimenoval protoni

Shematski prikaz Thomsonovega modela.

Rutherfordov atomski model

Leta 1910 je novozelandski fizik Ernest Rutherford predstavil idejo, da so pozitivni naboji atoma večinoma v njegovem središču, v jedru, elektroni (e-) pa okoli njega.

Rutherford je to dokazal, ko je z virom sevanja alfa (iz helija) zadel zelo tanke zlate plošče, obdane s senčnikom iz cinkovega sulfida, ki so ob udaru sevanja alfa proizvajale vidno svetlobo. Ta poskus se je imenoval Geiger-Marsdenov poskus ali poskus z zlato folijo.

Do te faze so bili jasni glavni elementi atoma, poleg tega pa je bilo odkrito, da se atomi posameznega elementa lahko pojavljajo v izotopih. Izotopi se razlikujejo po številu nevtronov v jedru. Čeprav je bil ta model dobro razumljiv, se je sodobna fizika še naprej razvijala in današnjih idej ni mogoče enostavno razumeti. Nekaj idej o današnji atomski fiziki si lahko ogledate na povezavah v spodnji tabeli.

Atomski poskus lorda Ernesta Rutherforda

Sodobna fizika

Atomi niso elementarni delci, saj so sestavljeni iz subatomskih delcev, kot so protoni in nevtroni. Tudi protoni in nevtroni niso elementarni delci, ker so sestavljeni iz še manjših delcev, imenovanih kvarki, ki jih povezujejo drugi delci, imenovani gluoni (ker "lepijo" kvarke v atomu). Kvarki so elementarni delci, ker kvarkov ni mogoče več razčleniti.