原子理論

在化学和物理学中,原子理论解释了我们对原子的理解是如何随着时间而改变的。原子曾经被认为是最小的物质碎片。然而,现在人们知道,原子是由质子、中子和电子组成的。这些亚原子粒子是由夸克组成的。原子的第一个概念来自希腊哲学家德谟克利特。现代理论中的很多想法来自英国化学家和物理学家约翰-道尔顿。

该理论适用于固体液体气体,但它并不适用于类似于等离子体中子星的方式。

德谟克利特是一位希腊哲学家,公元前460年Zoom
德谟克利特是一位希腊哲学家,公元前460年

罗杰-约瑟夫-波斯科维奇。一位克罗地亚耶稣会士,提供了原子理论的原型Zoom
罗杰-约瑟夫-波斯科维奇。一位克罗地亚耶稣会士,提供了原子理论的原型

约翰道尔顿Zoom
约翰道尔顿

约瑟夫-约翰-汤姆森爵士(1856-1940),英国物理学家,发现了电子及其负电荷。他获得了诺贝尔物理学奖Zoom
约瑟夫-约翰-汤姆森爵士(1856-1940),英国物理学家,发现了电子及其负电荷。他获得了诺贝尔物理学奖

德谟克利特的原子理论

德谟克利特认为,如果你一次又一次地把某样东西切成两半,你最后就不得不停下来。他说,这最后一块物质不可能被切得更小。德谟克利特把这些小块的物质称为原子,意思是 "不可分割的"。他认为,原子将永远存在,永远不会改变,也不会被摧毁。德谟克利特认为,原子之间没有任何东西,如果我们能够理解原子的工作原理,就可以解释我们周围的一切。

其他一些哲学家同意,另一些则不同意。他们没有办法通过实验来证明他的理论是否真实。

博斯科维奇的原子理论

1758年,罗杰-约瑟夫-波斯科维奇描述了原子理论的先驱。

道尔顿的原子理论

1803年,出生于坎伯兰的英国科学家约翰-道尔顿对德谟克利特的理论进行了重新修订,具体内容如下。

  1. 所有物质都是由原子形成的。
  2. 原子是不可分割的、看不见的粒子。
  3. 同一元素原子具有相同的类型和质量
  4. 构成化合物的原子是以既定比例存在的。
  5. 化学变化对应于参加化学反应的原子的重组。

道尔顿将原子定义为可以参与化学组合的元素的基本单位

汤姆森的原子模型

1850年,威廉-克鲁克斯爵士建造了一个 "放电管",这是一个去除空气的玻璃管,其两端有金属电极,连接到一个高压源。当在管内形成真空时,可以看到从阴极(带负电的电极)到阳极(带正电的电极)的光线放电。克鲁克斯将这种发射命名为 "阴极射线"。

在阴极射线实验之后,约瑟夫-约翰-汤姆森爵士确定,发射的射线是由负电荷形成的,因为它们被正极所吸引。汤姆森知道原子是电中性的,但他确定,要做到这一点,一个原子应该有相同数量的负电荷和正电荷。负电荷被命名为电子(e-)。

根据关于原子中性电荷的假设,汤姆森提出了第一个原子模型,该模型被描述为一个带正电的球体,电子被镶嵌在其中(带负电)。它被称为李子布丁模型

1906年,罗伯特-米利肯确定电子库仑(C)电荷为-1.6*10−19,这使得计算它的质量变得很小,等于9.109*10−31公斤。

同时,尤金-戈尔茨坦在1886年用阴极放电管进行的实验使他能够确定正电荷的质量为1.6726*10−27公斤,电荷量为+1,6*10C−19欧内斯特-卢瑟福勋爵后来将这些正电荷粒子命名为质子

汤姆森模型的示意图。Zoom
汤姆森模型的示意图。

卢瑟福的原子模型

1910年,新西兰物理学家欧内斯特-卢瑟福提出了这样一个观点:原子的正电荷主要存在于其中心,即原子核中,而电子(e-)则围绕着它。

卢瑟福证明了这一点,他用阿尔法辐射源(来自氦气)撞击非常薄的金片,周围是硫化锌灯罩,当被阿尔法辐射撞击时产生可见光。这个实验被称为盖革-马斯登实验或金箔实验。

到这个阶段,原子的主要元素已经很清楚了,再加上发现一种元素的原子可能以同位素形式出现。同位素在原子核中存在的中子数量上有所不同。虽然这个模型很好理解,但现代物理学有了进一步的发展,现今的想法不能让人容易理解。现今的原子物理学的一些想法可以在下表中的链接中找到。

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欧内斯特-卢瑟福勋爵的原子实验

现代物理学

原子不是基本粒子,因为它们是由质子和中子等亚原子粒子构成的。质子和中子也不是基本粒子,因为它们是由称为夸克的更小的粒子组成的,这些粒子被称为胶子的其他粒子连接在一起(因为它们在原子中把夸克 "粘 "在一起)。夸克基本粒子,因为夸克不能再被分解了。

问题和答案

问:什么是原子理论?
答:原子理论解释了我们对原子的理解是如何随着时间的推移而改变的。

问:人们曾经认为原子是什么?
答:原子曾被认为是最小的物质。

问:原子实际上是由什么组成的?
答:原子是由质子、中子和电子组成的。

问:亚原子粒子是由什么组成的?
答:次原子粒子是由夸克组成的。

问:谁是最早提出原子概念的希腊哲学家?
答:第一个关于原子的想法来自于希腊哲学家德谟克利特。

问:谁是为现代理论贡献了许多思想的英国化学家和物理学家?
答:英国化学家和物理学家约翰-道尔顿为现代理论贡献了许多思想。

问:原子理论是否适用于等离子体或中子星?
答:该理论适用于固体、液体和气体,但并不适用于类似于质体或中子星的方式。

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