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トムソン特性の原子モデル、実験、仮説
の トムソンの原子模型 原子の構造内の陽子と電子の配置に最初の光を与えるために世界で認められた。この提案を通して、トムソンは、原子が均一であり、各原子の内部に電子がランダムにインレイされた、均一な方法で正電荷を含むことを示唆した。.
それを説明するために、トムソンは彼のモデルをプラムプディングと比較しました。この類似語は後にモデルの代替名として使用されました。しかし、原子内の電荷の分布に関するいくつかの矛盾（理論的および実験的）のため、トムソンモデルは1911年に破棄されました。.
索引
- 1起源
- 2つの特徴
- 3モデルを開発するための実験
- 3.1陰極線
- 3.2調査における進化
- 3.3実験を繰り返す
- 4仮説
- 5物議を醸すモデル
- 6制限
- 6.1ラザフォードの調査
- 6.2新しい提案
- 7興味のある記事
- 8参考文献
起源
この原子モデルは、1904年に英国の科学者Joseph John "J.J." Thomsonによって提案されたもので、そのときまでに我々が知識を持っていた概念に基づいて原子の組成を説明することを目的としていた。.
さらに、トムソンは19世紀の終わりに電子の発見を担当しました。トムソン原子モデルが電子の発見の直後であるが原子核の存在を知る前に提案されたことは注目に値する。.
したがって、この提案は、原子構造内のすべての負電荷の分散配置で構成されていました。これは、次に、一様な質量の正電荷から構成されていました。.
特徴
- 原子は中性の電荷を持っています.
- 電子の負電荷を中和する正電荷源があります.
- この正電荷は原子に均等に分布しています.
- トムソンの言葉では、「負に帯電した粒子」、つまり電子は、一様な正電荷の質量の中に含まれています。.
- 電子は原子の中で自由に導き出すことができます.
- 電子は安定した軌道を持ち、Gaussの法則に基づいています。電子が正の「質量」を通って移動した場合、電子内の内部力は、軌道の周りに自動的に生成された正の電荷によって釣り合っていました。.
- トムソンによって提案された電子分布は、前記デザートにおけるプラムの配置と類似していたので、トムソンモデルは、プルーンプディングのモデルとしてイギリスで広く知られていた。.
モデルを開発するための実験
Thomsonは、素粒子の特性をテストし、彼のモデルの基礎を築くために、陰極線管でいくつかのテストを行いました。陰極線管はガラス管であり、その空気含有量はほぼ完全に空になった。.
これらのチューブは、マイナスの充電端（カソード）とプラスの充電端（アノード）を持つようにチューブを分極する電池で帯電します。.
それらはまた両側が封止されており、装置の陰極に配置された２つの電極の帯電により高電圧レベルにさらされる。この構成は、陰極から管陽極への粒子ビームの循環を誘導する。.
陰極線
このタイプのツールの名前の由来は、それらが管内の粒子の出口の点から陰極線と呼ばれるためです。チューブの陽極にリンや鉛などの材料を塗ることで、粒子のビームが衝突すると反応がプラス端で発生します。.
彼の実験では、Thomsonは陰極から陽極までの経路におけるビームのずれを決定しました。後に、トムソンはこれらの粒子の性質を検証しようとしました：基本的に電荷とそれらの間の反応.
イギリスの物理学者は、管の上端と下端に反対の電荷を持つ2枚の電気板を置いた。この偏光のために、ビームはトップストップ上に置かれた、正に帯電したプレートに向かって方向を変えられた。.
このようにして、Thomsonは、陰極線は、その反対の電荷のために、正に荷電したプレートに向かって引き寄せられた負に荷電した粒子から構成されていることを示した。.
研究における進化
トムソンは彼の仮定を発展させ、そしてその発見の後、チューブの両側に2つの磁石を配置しました。この組み込みはまた、陰極線のいくつかの逸脱にも影響を与えました.
関連する磁場を分析することによって、トムソンは、サブ原子粒子の質量電荷比を決定することができ、そして各サブ原子粒子の質量が原子質量と比較してごくわずかであることを検出した。.
Ｊ． Thomsonは、本発明に先立つ装置と、現在質量分析計として知られているものの完成度を生み出した。.
この装置は、イオンの質量と電荷との間の関係のかなり正確な測定を実行し、それは自然界に存在する元素の組成を決定するために極めて有用な情報を生み出す。.
実験を繰り返す
Thomsonは、陰極線管の電極の配置に使用した金属を変更して、同じ実験を複数回行った。.
最後に、彼は、電極に使用される材料にかかわらず、ビームの特性は一定のままであると判断しました。つまり、この要因は実験の実行において決定的なものではありませんでした。.
Thomsonの研究は、いくつかの物質の分子構造や原子結合の形成を説明するのに非常に役に立ちました.
仮説
Thomsonのモデルは、単一の声明の中でイギリスの科学者ジョン・ダルトンの原子構造に関する有利な結論をまとめ、そして各原子内の電子の存在を暗示した。.
さらに、トムソンはネオンガス中の陽子についてもいくつかの研究を行ったので、原子の電気的中性を証明した。しかしながら、原子上の正電荷は粒子としてではなく、均一な質量として提案された。.
Thomsonの陰極線実験では、次のような科学的仮説を立てることができた。
- 陰極線は負電荷の原子以下の粒子で構成されています。 Thomsonは最初、これらの粒子を「小球」と定義しました。.
- 各亜原子粒子の質量は、水素原子の質量の0.0005倍です。.
- これらの素粒子は地球のすべての要素のすべての原子に含まれています.
- 原子は電気的に中性です。つまり、「小球体」の負電荷は陽子の正電荷と同等です。.
物議を醸すモデル
Thomsonの原子モデルは、Daltonの原子モデルと矛盾するため、科学界では物議をかもしていました。.
後者は、化学反応中に生成されるかもしれない組み合わせにもかかわらず、原子は不可分の単位であると仮定した.
このように、ダルトンは原子内の電子などの亜原子粒子の存在を考慮していませんでした。.
これとは対照的に、トムソンは、電子の発見後に、原子および亜原子組成の別の説明を提供する新しいモデルを見つけました。.
トムソンの原子モデルは、人気のイギリスのデザート「プラムプディング」との相似によってすぐに明らかにされました。プディングの質量は原子の全体像を象徴し、プラムは原子を構成するそれぞれの電子を表します.
制限事項
Thomsonによって提案されたモデルは当時非常に人気があり受け入れられており、原子構造を調査して関連する詳細を微調整するための出発点として役立ちました.
このモデルが受け入れられた主な原因は、トムソンのブラウン管実験の観察結果にどれだけうまく適応したかということです。.
しかし、このモデルは、正電荷と負電荷の両方の原子内の電荷の分布を説明するために、改善のための重要な機会を持っていました。.
ルーサーフォッドの調査
その後、1910年の10年間、トムソン率いる科学学校は原子構造のモデルに関する調査を続けました。.
トムソンの元学生アーネスト・ラザフォードが、英国の物理学者アーネスト・マースデンとドイツの物理学者ハンス・ガイガーの会社において、トムソンの原子モデルの限界を決定したのはこのためです。.
科学者たちのトリオは、アルファ（α）粒子、すなわち4 He分子のイオン化された核を用いて、それらの周りの電子を覆わずにいくつかの実験を行った。.
このタイプの粒子は、2つの陽子と2つの中性子で構成されているため、正電荷が優勢です。アルファ粒子は、核反応または放射性崩壊を伴う実験によって生成されます。.
ラザフォードは、金シートなどの固体物質を横断するときのアルファ粒子の挙動を評価できるようにする配置を設計しました.
経路解析において、いくつかの粒子が金シートを貫通するときに偏角を呈することが検出された。他のケースでは、ショック要素にわずかなバウンスも認識されました。.
アルファ粒子による調査の後、Rutherfod、Marsden、およびGeigerはThomsonの原子モデルと矛盾し、代わりに新しい原子構造を提案しました.
新しい提案
Rutherfordと彼の同僚の反対提案は、その原子が小さな高密度の核で構成されていて、その中に正電荷と電子の輪が集中していることでした。.
ラザフォードによる原子核の発見はそれと共に科学界に新しい空気をもたらした。しかし、数年後にこのモデルも無効になりボーア原子モデルに置き換えられました.
興味のある記事
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参考文献
- 電子と核の発見（s.f.）取得元：khanacademy.org
- Ｊ．トムソン原子論と伝記（s.f.）。以下から取得しました：thoughtco.com
- 現代原子論：モデル（2007）。取得元：abcte.org
- Thomson原子モデル（1998）。百科事典Britannica、Inc.取得元：britannica.com
- ウィキペディア、フリー百科事典（2018）。トムソンの原子模型取得元：en.wikipedia.org
- ウィキペディア、フリー百科事典（2018）。梅プディングモデル。取得元：en.wikipedia.org