원자 모델 - 무엇이며, 무엇이며, 그 특징

우리는 원자 모델이 무엇인지, 그것이 무엇인지, 그리고 얼마나 많은 유형이 있는지 설명합니다. 고대부터 현재까지 그 진화와 특성의 역사.

원자 모델이란 무엇입니까?

원자 모델은 다릅니다 의 그래픽 표현 구조 그리고 원자의 기능. 그들은 의 구성에 대해 보유 된 아이디어를 사용하여 역사를 통해 개발되었습니다. 건.

가장 중요한 원자 모델은 다음과 같습니다.

• 데모크리토스의 원자 모델

• Dalton의 원자 모델

• 톰슨의 원자 모델

• 루이스 원자 모델

• 러더퍼드의 원자 모델

• 보어의 원자 모델

• 좀머펠트의 원자 모델

• 슈뢰딩거의 원자 모델

• 현재 원자 모델

최초의 원자 모델은 철학자와 자연 주의자들이 존재하는 것, 즉 물질의 구성을 생각하고 추론하기 위해 모험을 감행했던 고전 고대로 거슬러 올라갑니다.

• 참고 항목: 원자

데모크리토스의 원자 모형 (기원전 450년)

"우주의 원자 이론"은 그리스 철학자 데모크리토스가 그의 멘토 인 Leucippus와 함께 창안했습니다. 그 당시에는 지식을 통해 얻을 수 없었습니다. 실험, 그러나 를 통해 추리 아이디어의 공식화와 토론을 기반으로 논리적입니다.

데모크리토스는 세계가 매우 작고 나눌 수 없는 입자로 구성되어 있으며, 균질하고 압축할 수 없는 영원한 존재를 가지고 있으며, 그 유일한 차이점은 모양과 크기일 뿐, 결코 내부 기능에 있지 않다고 제안했다.

데모크리토스에 따르면, 물질의 성질 그것들은 원자들이 함께 그룹화되는 방식에 의해 결정되었습니다. 에피쿠로스와 같은 후대의 철학자들은 이 이론에 다음과 같이 덧붙였다. 움직임 원자의 무작위.

• 추가 정보: 데모크리토스의 원자 모델

돌턴의 원자 모형 (1803년)

Dalton의 원자 모델은 과학적으로 근거한 최초의 원자 모델이며 John Dalton이 그의 "Atomic Postulates"에서 제안했습니다.

• 모든 것은 나눌 수 없고 파괴할 수 없는 원자로 이루어져 있습니다.

• 같은 원자 화학 원소 서로 동등하고 같은 것을 가지고 있습니다. 미사 및 동등한 속성.

• 원자량은 수소의 무게에 대한 각 원소의 무게입니다.

• 원자는 분열하지 않으며, 원자가 분열할 때도 마찬가지입니다. 화학 반응.

• 두 개 이상의 화학 원소의 원자가 결합하면 형성됩니다 화합물.

• 원자는 간단한 비율로 결합하여 화합물을 형성합니다.

• 서로 다른 화학 원소의 원자는 서로 다른 방식으로 결합하여 다른 화합물을 형성할 수 있습니다.

돌턴의 이론에는 몇 가지 오류가 있었다. 그는 화학 화합물이 원소의 원자를 가능한 한 적게 사용하여 형성된다고 주장했습니다.

예를 들어, 분자 물Dalton에 따르면 H가 아니라 HO가 될 것입니다.2또는 그것이 올바른 공식입니다. 다른 한편으로, 그는 그가 말한 원소 기체 상태 그들은 항상 단일 원자 (단일 원자로 구성됨)였으며, 가스 인 분자 산소는 두 개의 원자로 구성되어 있기 때문에 실제가 아닙니다. 산소 (또는2).

• 추가 정보: Dalton의 원자 모델

톰슨의 원자 모델(1897년)

J. J. 톰슨(J. J. Thomson)이 제안했다. 전자 1897년 톰슨의 원자 모델은 의 발견보다 앞선다. 양성자 그리고 중성자, 그래서 그는 원자가 양전하를 띤 구체로 구성되어 있고 푸딩의 건포도처럼 음전하를 띤 전자가 그 안에 내장되어 있다고 가정했기 때문에 "건포도 푸딩 모델"로 알려져 있습니다.

이 모델은 원자 전체에 분포되어 있다고 주장했기 때문에 원자의 양전하를 잘못 예측했습니다. 이것은 나중에 원자핵이 정의된 러더퍼드의 모델에서 수정되었습니다.

• 추가 정보: 톰슨의 원자 모델

루이스 원자 모형 (1902)

"입방 원자 모델"이라고도 불리는 Lewis의 원자 모델은 원자의 구조를 입방체로 제안했으며, 8 개의 꼭짓점은 전자였습니다. 이것은 연구를 발전시키는 것을 가능하게했습니다. 원자가 atomic 및 화학 결합, 특히 1919 년 Irving Langmuir가 "입방 옥텟 원자"를 제안한 업데이트 이후.

이러한 연구는 오늘날 루이스 다이어그램으로 알려진 것의 기초가 되었습니다. 분자 전자는 점으로 표시되고 전자는 점으로 표시됩니다. 공유 결합 대시 또는 선과 같은. 이 다이어그램은 공유 화학 결합을 설명하는 데 매우 유용한 도구입니다.

• 추가 정보: 루이스 원자 모델

러더퍼드의 원자 모형 (1911년)

어니스트 러더퍼드(Ernest Rutherford)는 1911년에 다음과 같은 시트에서 일련의 실험을 수행했습니다. 금. 이 실험에서 그는 원자가 양전하를 띤 원자핵(질량의 대부분이 집중되어 있는 곳)과 이 원자핵 주위를 공전하는 전자로 구성되어 있음을 확인했습니다.

이 모델에서는 원자핵의 존재가 처음으로 제안됩니다.

• 추가 정보: 러더퍼드의 원자 모델

보어의 원자 모델(1913년)

보어의 원자 모델은 의 세계에서 시작되었습니다. 물리학 양자 가정으로, 그래서 그것은 고전 역학과 양자. 덴마크의 물리학자 닐스 보어(Niels Bohr)는 전자가 핵을 둘러싸고 있는 안정적인 궤도(또는 안정적인 에너지 준위)를 가질 수 있는 방법을 설명하기 위해 이 모델을 제안했습니다. 또한 원자가 특징적인 방출 스펙트럼을 갖는 이유를 설명합니다.

많은 원자로 만들어진 스펙트럼에서 동일한 에너지 준위의 전자가 다른 에너지를 갖는 것이 관찰되었습니다. 이는 모델에 오류가 있으며 각 에너지 수준에 에너지 하위 수준이 있어야 함을 보여주었습니다.

보어의 모델은 세 가지 가정으로 요약할 수 있습니다.

• 전자는 방사되지 않고 핵 주위를 원형 궤도로 회전합니다 에너지.

• 전자에 허용되는 궤도는 특정 각운동량(L) 값(물체의 회전량)이 값의 정수배인 궤도입니다.

ħ=h/2π
여기서 h = 6,626 070 15 × 10-34 π = 3.1416입니다.

• 전자는 하나의 허용된 궤도에서 다른 허용된 궤도로 점프하여 에너지를 방출하거나 흡수하며, 그렇게 함으로써 두 궤도 사이의 에너지 차이를 나타내는 광자를 방출합니다.

• 추가 정보: 보어의 원자 모델

좀머펠트의 원자 모델(1916년)

이 모델은 Arnold Sommerfield가 Bohr 모델의 단점을 메우기 위해, 특히 전자가 원형 궤도를 설명한다는 Bohr의 가정을 수정하기 위해 제안했습니다.

좀머펠트의 모델은 부분적으로 알버트 아인슈타인의 상대론적 가정에 기초하고 있습니다.

이 모델의 가정은 다음과 같습니다.

• 전자는 핵 주위의 원형 및 타원형 궤도를 설명합니다.

• 원자의 각 에너지 수준에는 하위 수준의 에너지가 있습니다.

• 전자는 작은 전류를 나타냅니다.

• 추가 정보: 좀머펠트의 원자 모델

슈뢰딩거의 원자 모델(1926년)

보어(Bohr)와 좀머펠트(Sommerfeld)의 연구를 바탕으로 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger)가 제안한 슈뢰딩거의 원자 모델은 전자를 물질의 파동으로 생각했으며, 이는 막스 보른(Max Born)에 의해 파동 함수(우주에서 입자를 찾을 확률을 설명하는 데 사용되는 크기)에 대한 확률론적 해석의 후속 공식화를 가능하게 했습니다.

즉, 전자의 위치 또는 전자의 양을 확률적으로 연구할 수 있습니다. 움직임, 그러나 하이젠베르크의 불확정성 원리 때문에 동시에 둘 다 아닙니다.

이것은 21세기 초에 시행된 원자 모델이며, 그 후에 몇 가지 추가 사항이 있습니다. 이를 "양자 파동 모델"이라고 합니다.

그럼에도 불구하고 이 모델에는 다음과 같은 몇 가지 단점이 있습니다.

• Schrödinger는 전자 스핀(기본 입자의 고유 각운동량)을 고려하지 않습니다.

• 빠른 전자의 상대론적 효과를 고려하지 않습니다.

• 더 높은 에너지 준위의 전자가 더 낮은 에너지 준위로 붕괴하는 이유를 설명하지 않습니다.

• 추가 정보: 슈뢰딩거의 원자 모델

현재 원자 모델

현재 원자의 구조와 특성을 나타내는 데 사용되는 원자 모델은 비 상대론적 양자 역학으로 구성되어 있으며, 슈뢰딩거 (Schrödinger)가 제안한 전자 스핀 (electron spin)과 두 개의 전자가 4 개의 양자 수를 같을 수 없다는 파울리 배제 원리 (Pauli exclusion principle)에 기반을두고 있습니다.

전자는 현재 원자 모델에서 물질의 파동으로 간주됩니다. 원자핵 주위에서 전자는 원자 궤도(atomic orbitals)라고 하는 영역에 분포되어 있으며, 이는 원자핵 주변에서 전자가 발견될 가능성이 가장 높은 영역으로 정의됩니다. 반면에 이 모델에서 전자의 에너지와 각운동량은 어떤 값도 가질 수 없고 허용된 값만 가질 수 있으므로 양자화된다고 합니다.

슈뢰딩거 방정식을 사용하여 전자와 관련된 에너지 및 각운동량 값을 예측할 수 있으며, 관련 파동 함수의 제곱은 원자 궤도를 결정합니다.

현재 원자 모델의 몇 가지 가정은 다음과 같습니다.

• 전자는 스핀, 질량 및 음의 전하로 표시됩니다.

• 전자는 파동-입자 거동을 가지고 있습니다.

• 전자가 들어갈 수 있는 영역은 파동 함수에 의해 결정되며, 파동의 제곱은 핵 주변에서 전자를 찾을 확률을 나타냅니다.

• 양자 수 n(주 양자 수), l(방위각 양자 수) 및 m(자기 양자 수)으로 표시되는 동일한 상태는 반대 스핀을 갖는 한 두 개의 전자만 차지할 수 있습니다. 스핀은 네 번째 양자 숫자입니다.

• 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다. 원자의 구조

서로 다른 원자 모델 간의 비교

원자 모델은 시간이 지남에 따라 발전했으며 이전 모델의 수정 사항을 기반으로 새로운 모델이 개발되었습니다.