แบบจำลองอะตอมของเพอร์ริน: ลักษณะ, การทดลอง, สมมุติฐาน

แบบจำลองอะตอมของเพอร์ริน เปรียบเทียบโครงสร้างของอะตอมกับระบบสุริยจักรวาลซึ่งดาวเคราะห์จะเป็นประจุลบและดวงอาทิตย์จะเป็นประจุบวกที่กระจุกอยู่ในใจกลางของอะตอม ในปี 1895 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสที่โดดเด่นแสดงให้เห็นถึงการถ่ายโอนประจุลบด้วยรังสีแคโทดไปยังพื้นผิวที่พวกมันกระแทก

ด้วยธรรมชาติของรังสีแคโทดนี้แสดงให้เห็นและให้แสงกับธรรมชาติของอะตอมทำให้เข้าใจว่ามันเป็นหน่วยสสารที่เล็กที่สุดและแยกไม่ออก ในปี 1901 Jean Baptiste Perrin แนะนำว่าการดึงดูดของประจุลบที่ล้อมรอบจุดศูนย์กลาง (ประจุบวก) ถูกต่อต้านโดยแรงเฉื่อย

แบบจำลองนี้สมบูรณ์และสมบูรณ์แบบในภายหลังโดยเออร์เนสรัทเธอร์ฟอร์ดซึ่งยืนยันว่าประจุบวกทั้งหมดของอะตอมตั้งอยู่ในใจกลางของอะตอมและอิเล็กตรอนโคจรรอบ ๆ

อย่างไรก็ตามแบบจำลองนี้มีข้อ จำกัด บางประการที่ไม่สามารถอธิบายได้ในขณะนั้นและแบบจำลองนี้ถูกนำมาเป็นพื้นฐานโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Niels Bohr เพื่อเสนอแบบจำลองของเขาในปี 1913

ลักษณะของแบบจำลองอะตอมของเพอร์ริน

คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของแบบจำลองอะตอมของเพอร์ริน ได้แก่ :

- อะตอมประกอบด้วยอนุภาคบวกขนาดใหญ่อยู่ตรงกลางซึ่งส่วนใหญ่มีความเข้มข้นของมวลอะตอม

- รอบประจุบวกที่มีความเข้มข้นนี้โคจรรอบประจุลบหลายตัวที่ชดเชยประจุไฟฟ้าทั้งหมด

ข้อเสนอของเพอร์รินเปรียบเทียบโครงสร้างอะตอมกับระบบสุริยจักรวาลที่ประจุบวกที่เข้มข้นจะทำหน้าที่ของดวงอาทิตย์และอิเล็กตรอนที่อยู่รอบ ๆ จะทำให้บทบาทของดาวเคราะห์เป็นจริง

เพอร์รินเป็นผู้บุกเบิกในการแนะนำโครงสร้างที่ไม่ต่อเนื่องของอะตอมในปี 1895 อย่างไรก็ตามเขาไม่เคยยืนยันในการออกแบบการทดลองที่จะช่วยพิสูจน์ความคิดนั้น

การทดลอง

เป็นส่วนหนึ่งของการฝึกอบรมระดับปริญญาเอกของเธอเพอร์รินทำงานเป็นผู้ช่วยในสาขาฟิสิกส์ที่ Ecole Normale Supérieure de Paris ระหว่างปี 1894 ถึง 1897

เพอร์รินพัฒนางานวิจัยส่วนใหญ่ของเขาในการตรวจสอบธรรมชาติของรังสีแคโทด นั่นคือถ้ารังสีแคโทดเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าหรือถ้าพวกมันยึดรูปร่างของคลื่น

แคโทดรังสี

การทดลองด้วยรังสีแคโทดเกิดขึ้นเมื่อทำการวิจัยด้วยหลอด Crookes ซึ่งเป็นโครงสร้างที่คิดค้นโดยนักเคมีชาวอังกฤษ William Crookes ในยุค 1870

หลอด Crookes ประกอบด้วยหลอดแก้วที่มีก๊าซอยู่ภายในเท่านั้น การกำหนดค่านี้มีชิ้นส่วนโลหะที่ปลายแต่ละด้านและแต่ละชิ้นเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันภายนอก

เมื่อหลอดถูกทำให้ร้อนอากาศภายในจะถูกทำให้เป็นไอออนและดังนั้นมันจะกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าและปิดวงจรเปิดระหว่างขั้วไฟฟ้าที่ปลาย

ภายในหลอดก๊าซมีลักษณะเป็นฟลูออเรสเซนต์ แต่จนถึงปลายทศวรรษ 1890 นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ชัดเจนเกี่ยวกับสาเหตุของปรากฏการณ์นี้

ตอนนั้นยังไม่ทราบว่าฟลูออเรสเซนต์นั้นเกิดจากการไหลเวียนของอนุภาคพื้นฐานภายในหลอดหรือถ้ารังสีนั้นอยู่ในรูปของคลื่นที่เคลื่อนย้ายพวกมัน

การสืบสวนของเพอร์ริน

ในปีพ. ศ. 2438 เพอร์รินจำลองการทดลองด้วยรังสีแคโทดโดยเชื่อมต่อท่อจ่ายไปยังภาชนะเปล่าที่มีขนาดใหญ่กว่า

นอกจากนี้เพอร์รินยังวางกำแพงกันน้ำสำหรับโมเลกุลสามัญและจำลองโครงร่างของ Crookes โดยการวางกรงฟาราเดย์ที่อยู่ภายในห้องป้องกัน

หากรังสีผ่านผนังที่ผ่านไม่ได้สำหรับโมเลกุลธรรมดาภายในกรงของฟาราเดย์มันจะแสดงให้เห็นโดยอัตโนมัติว่ารังสีแคโทดนั้นประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าพื้นฐาน

วิธีการยืนยัน

เพื่อยืนยันสิ่งนี้เพอร์รินเชื่อมต่ออิเล็กโตรมิเตอร์ใกล้กับกำแพงกันน้ำเพื่อวัดค่าไฟฟ้าที่จะเกิดขึ้นเมื่อรังสีแคโทดพุ่งเข้ามาที่นั่น

เมื่อทำการทดลองมันเป็นหลักฐานว่าการกระแทกของรังสีแคโทดกับผนังที่ผ่านไม่ได้ทำให้เกิดประจุลบขนาดเล็กในอิเล็กโตรมิเตอร์

ต่อจากนั้นเพอร์รินเบี่ยงเบนการไหลของรังสีแคโทดโดยการบังคับให้ระบบผ่านการเหนี่ยวนำของสนามไฟฟ้าและบังคับให้รังสีแคโทดปะทะกับอิเล็กโตรมิเตอร์ เมื่อเกิดเหตุการณ์ดังกล่าวมิเตอร์บันทึกประจุไฟฟ้าที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับบันทึกก่อนหน้า

จากการทดลองของเพอร์รินมันก็แสดงให้เห็นว่ารังสีแคโทดถูกสร้างขึ้นโดยอนุภาคที่มีประจุลบ

ต่อมาในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 JJ Thomson ค้นพบการมีอยู่ของอิเล็กตรอนและความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับประจุไฟฟ้าอย่างเป็นทางการจากการวิจัยของเพอร์ริน

สมมุติฐาน

ในปี 1904 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ JJ Thomson ประกาศข้อเสนอของเขาเกี่ยวกับแบบจำลองอะตอมซึ่งรู้จักกันในชื่อแบบพุดดิ้งพลัม

ในแบบจำลองนี้ประจุบวกถูกเข้าใจว่าเป็นมวลที่เป็นเนื้อเดียวกันและประจุลบจะกระจัดกระจายแบบสุ่มในมวลบวกดังกล่าว

ในการเปรียบเทียบประจุบวกคือมวลของพุดดิ้งและประจุลบจะถูกแทนด้วยพลัม โมเดลนี้ได้รับการข้องแวะโดยเพอร์รินในปี 1907 ในข้อเสนอของเขาเพอร์รินระบุดังนี้:

- ประจุบวกจะไม่ขยายไปทั่วโครงสร้างอะตอมทั้งหมด ในทางตรงกันข้ามมันมีความเข้มข้นในใจกลางของอะตอม

- ประจุลบไม่กระจายผ่านอะตอม แต่จะถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบรอบประจุบวกไปทางขอบด้านนอกของอะตอม

ข้อ จำกัด

แบบจำลองอะตอมของเพอร์รินมีข้อ จำกัด ที่สำคัญสองประการซึ่ง posteriori ถูกเอาชนะเนื่องจากการมีส่วนร่วมของ Bohr (1913) และฟิสิกส์ควอนตัม

ข้อ จำกัด ที่สำคัญที่สุดของข้อเสนอนี้คือ:

- ไม่มีคำอธิบายเกี่ยวกับสาเหตุที่ประจุบวกยังคงเข้มข้นอยู่ตรงกลางของอะตอม

- ความเสถียรของวงโคจรของประจุลบรอบจุดศูนย์กลางของอะตอมนั้นไม่เป็นที่เข้าใจ

ตามกฎของแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell ประจุลบจะอธิบายวงโคจรเป็นเกลียวรอบประจุบวกจนกว่ามันจะชนกับมัน

บทความที่น่าสนใจ

แบบจำลองอะตอมของSchrödinger

แบบจำลองอะตอมของ Broglie

แบบจำลองอะตอมของแชดวิค

แบบจำลองอะตอมของไฮเซนเบิร์ก

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

แบบจำลองอะตอมของดาลตัน

แบบจำลองอะตอมของ Dirac Jordan

แบบจำลองอะตอมของพรรคประชาธิปัตย์

แบบจำลองอะตอมของ Bohr