Modelul atomic al lui Perrin: Caracteristici, Experiment, Postulate

Modelul atomic al lui Perrin a comparat structura atomului cu un sistem solar, în care planetele ar fi încărcăturile negative, iar Soarele ar fi o sarcină pozitivă concentrată în centrul atomului. În 1895, fizicianul francez remarcabil a demonstrat transferul încărcăturilor negative prin raze catodice la suprafața pe care au impact.

Cu aceasta natura electrică a catodelor a fost demonstrată și a dat lumină asupra naturii electrice a atomului, înțelegându-l ca cea mai mică și indivizibilă unitate de materie. În 1901, Jean Baptiste Perrin a sugerat că atragerea taxelor negative care înconjoară centrul (taxa pozitivă) este contracarată de forța inerției.

Acest model a fost completat și perfecționat mai târziu de Ernest Rutherford, care a afirmat că toată sarcina pozitivă a atomului a fost localizată în centrul atomului și că electronii au orbit în jur.

Cu toate acestea, acest model a avut unele limitări care nu puteau fi explicate la acel moment, iar modelul a fost luat ca bază de către fizicianul danez Niels Bohr pentru a-și propune modelul în 1913.

Caracteristicile modelului atomic al lui Perrin

Cele mai remarcabile caracteristici ale modelului atomic al lui Perrin sunt următoarele:

- atomul este alcătuit dintr-o mare particulă pozitivă în centrul ei, în care cea mai mare parte a masei atomice este concentrată.

- În jurul acestei încărcări pozitive concentrate orbitează câteva sarcini negative care compensează sarcina electrică totală.

Propunerea lui Perrin compară structura atomică cu un sistem solar, în care sarcina pozitivă concentrată ar îndeplini funcția Soarelui, iar electronii din jur vor îndeplini rolul planetelor.

Perrin a fost un pionier în sugerarea structurii discontinue a atomului în 1895. Cu toate acestea, el nu a insistat niciodată să proiecteze un experiment care să ajute să dovedească această concepție.

experiment

În cadrul formării sale de doctorat, Perrin a lucrat ca asistent în fizică la Ecole Normale Supérieure de Paris, între 1894 și 1897.

Până atunci, Perrin a dezvoltat cea mai mare parte a cercetărilor sale în verificarea naturii radiațiilor catodice; adică dacă razele catodice au fost particule încărcate electric sau dacă au luat forma undelor.

Razele catodului

Experimentul cu raze catodice apare atunci când efectuăm cercetări cu tuburi Crookes, o structură inventată de chimistul englez William Crookes în anii 1870.

Tubul Crookes constă dintr-un tub de sticlă care conține numai gaze din interior. Această configurație are o parte metalică la fiecare capăt și fiecare piesă este conectată la o sursă externă de tensiune.

Când tubul este alimentat, aerul din interior este ionizat și, prin urmare, devine un conductor de energie electrică și închide circuitul deschis între electrozii la capete.

În interiorul tubului gazele au un aspect fluorescent, dar până la sfârșitul anilor 1890 oamenii de știință nu erau clari în legătură cu cauza acestui fenomen.

Până atunci nu se cunoștea dacă fluorescența se datora circulației particulelor elementare în interiorul tubului sau dacă razele au luat forma undelor care le-au transportat.

Investigațiile lui Perrin

În 1895, Perrin a replicat experimentele cu raze catodice prin conectarea unui tub de evacuare la un recipient gol.

În plus, Perrin a plasat un perete rezistent la apă pentru moleculele obișnuite și a replicat configurația Crookes-ului plasând o cușcă Faraday, conținută într-o cameră de protecție.

Dacă razele au trecut prin peretele impermeabil pentru moleculele obișnuite din cuștile lui Faraday, ar fi demonstrat automat că razele catodice erau compuse din particule fundamentale încărcate electric.

Metoda de verificare

Pentru a confirma acest lucru, Perrin a conectat un electrometru lângă peretele impermeabil pentru a măsura încărcăturile electrice care ar avea loc atunci când razele catodice au lovit acolo.

La efectuarea experimentului, sa constatat că șocul razele catodice împotriva peretelui impermeabil a indus o mică măsurătoare a încărcării negative în electrometru.

Ulterior, Perrin a deviat fluxul de raze catodice prin forțarea sistemului prin inducerea unui câmp electric și a forțat razele catodice să lovească împotriva electrometrului. Când sa întâmplat acest lucru, contorul a înregistrat o încărcătură electrică considerabil mai mare comparativ cu înregistrarea anterioară.

Datorită experimentelor lui Perrin, sa demonstrat că razele catodice erau constituite din particule cu încărcături negative.

Mai târziu, la începutul secolului al XX-lea, JJ Thomson a descoperit formal existența electronilor și relația dintre sarcina și masa, bazată pe cercetarea lui Perrin.

postulate

În 1904, omul de știință britanic JJ Thomson și-a exprimat propunerea de model atomic, cunoscut și sub numele de model de prune.

În acest model, sarcina pozitivă a fost înțeleasă ca o masă omogenă, iar încărcăturile negative ar fi împrăștiate aleator pe masa respectivă pozitivă.

În analogie, sarcina pozitivă ar fi masa de budincă, iar încărcăturile negative ar fi reprezentate de prune. Acest model a fost respins de Perrin în 1907. În propunerea sa, Perrin indică următoarele:

- Încărcarea pozitivă nu este extinsă în întreaga structură atomică. Dimpotrivă, este concentrată în centrul atomului.

- Chargeurile negative nu sunt dispersate prin atom. În schimb, ele sunt aranjate într-un mod ordonat în jurul încărcăturii pozitive, spre marginea exterioară a atomului.

limitări

Modelul atomic al lui Perrin are două restricții majore, care au fost depășite a posteriori datorită contribuțiilor lui Bohr (1913) și fizicii cuantice.

Cele mai importante limitări ale acestei propuneri sunt:

- Nu există nicio explicație despre motivul pentru care încărcătura pozitivă rămâne concentrată în centrul atomului.

- Stabilitatea orbitelor sarcinilor negative în jurul centrului atomului nu este înțeleasă.

Conform legilor electromagnetice ale lui Maxwell, încărcăturile negative ar descrie orbite spirale în jurul încărcărilor pozitive, până când se vor ciocni cu ele.