Da jeg var i skole, lærte jeg (fra Democritus), at et atom lignede et solsystem, hvor kernen var solen og elektronerne at være planeterne. Der er selvfølgelig nogle forskelle:
-
“Solen” er ikke en enkelt enhed, men en samling af protoner og nuetroner.
-
To planeter kan dele en bane (hvilket muligvis også er muligt i et solsystem, men det sker ikke i vores solsystem).
Er denne model stadig gyldig? Her er mine problemer med det:
-
I “Sikkert spøger du, hr. Feynman”, antyder Richard Feynman, at elektroner mere er et teoretisk begreb end virkelige objekter.
-
Jeg har problemer med at forstå atombindinger (ioniske og kovalente) i denne model.
-
Jeg har også problemer med at forstå elektron “kredsløbshoppe” ind denne model samt flere andre ting.
Er der en bedre model for nogen, der lærer dette for første gang?
Kommentarer
- 1., dette er ikke fra Demokrit. Fordi vi ikke har originale tekster, ved vi ikke, om han havde ideer til nogle " struktur " af hans " atomer ". 2. denne model af Bohr var aldrig rigtig " gyldig ", (i dagens standarder) fordi det havde flere mangler end godbidder. Det var først efter DeBroglies ideer, at Bohrs model gaine d en vis respekt. Og til resten: Nogensinde hørt om kvantemekanik? Til kemi anvendes bedst af Schr ö dingers ligning.
- Det ' er gyldigt i den forstand, at det ' et geometrisk billede, der hjælper dig med at visualisere dens skala. Det ' er ikke gyldigt i den forstand, at alle processer, der foregår i denne skala, er beskrevet af kvanteteorien, der slet ikke er som tyngdekraften.
- Hvordan er, at du har problemer med at forstå ionbinding i denne model?
- btw, Det er bestemt ikke Demokrit. Hans atomer var store, strukturen var nogle interne egenskaber " rithmos, diatigue, trop ". Epicurus-atomer havde en vis minutstørrelse, og Copernicus sammenligner mellem størrelsen på et atom og solsystemets størrelse, men uden at antyde nogen lighed eller underkonstruktion.
Svar
Ja modellen er så gyldig som den nogensinde har været, og nej der er ikke bedre modeller til at forklare den for nogen første gang (IMHO).
Som Georg påpegede, var modellen ikke nogensinde matematisk gyldig. Det er simpelthen ikke muligt at oversætte den relativistiske model af et planetarisk system til atomstruktur. Hvis publikum forventes eller har til hensigt at faktisk bruge modellen til foretage kvantitative forudsigelser, den planetariske model er temmelig ubrugelig …
Men folk, der lærer om atomer for første gang, forventes næsten ikke at bruge modellen til at komme med kvantitative forudsigelser. skolesystemer i USA introducerer konceptet med atomer inden 14 år. Når du måske har en time om dagen i et par da for at tale om atomstruktur vil det simpelthen ikke være muligt at behandle emnet med flere detaljer.
Planetmodellen svarer hverken til virkeligheden eller giver gyldige forudsigelser, men for et 12-årigt barn der har et eller andet koncept for, hvordan ting kan kredse om hinanden, den planetariske model giver i det mindste nogle af de rigtige ideer. Det giver den studerende mulighed for at visualisere og skelne mellem en kerne og elektroner [kernefysik]; at konceptualisere elektrontab, forstærkning og deling [kemi]; bevægelse af elektroner langs et materiale [elektricitet og magnetisme]; og til sidst fotonemission og absorption [optik].
I betragtning af at kun et meget lille antal af disse studerende fortsætter med at lære fysik på et højere niveau, synes fordelene at opveje manglerne. Dette er især tilfældet i betragtning af at de, der fortsætter med at lære mere, vil være de studerende, der er mest i stand til at opgive den gamle model.
Kommentarer
- Helt ærligt er det ' muligt at få endnu mere ud af modellen end hvad jeg nævnte ovenfor. På et meget dybere niveau antyder modellen korrekt, at elektroner optager plads, der er radialt mere fjernt fra centrum end neutroner og protoner; denne afstand har tendens til at stige med antallet af elektroner; neutroner og protoner er udelukket fra at besætte det samme fysiske rum; og kemiske reaktioner er mere sandsynlige end nukleare. På et kvalitativt niveau er modellen ikke ' t så dårlig.
- Dette betyder, at modellen er nyttig , ligesom Platon ' s « medicinsk løgn.» Det indikerer ikke, at det er gyldigt . Jeg mødte en filosofiprofessor, der havde opgivet videnskab i gymnasiet, efter at hun fandt ud af, at hun var blevet løjet for af sine tidligere lærere ved hjælp af denne planetmodel … og hun ' t enig med Platon enten ….
- Jeg tror, jeg er enig med joseph her: modellen er nyttig , men ikke gyldig . I det mindste at starte med at sige " Ja, modellen er så gyldig som den nogensinde har været " er groft vildledende (selv skønt jeg ser, hvordan det teknisk set kan betragtes som en sand erklæring).
- Og hvilken model foreslår du så, at den er gyldig? Er det muligt at have gyldighedsgrader? Hvis du kræver absolut sammenhæng mellem teori og virkelighed, er standardmodellen for partikelfysik helt sikkert ugyldig. Spørgsmålet, om modellen er " stadig gyldig. " Fortolkningen af ordet " gyldig " som du antyder, at det ville gøre selve spørgsmålet meningsløst.
- Alle modeller er ugyldige – nogle modeller er nyttige. At ' er grundlæggende definitionen af fysik.
Svar
Modellen er meget ugyldig, og af alle de grunde, du nævner: kemiske bindinger er uforklarlige med hensyn til denne model osv. Og af andre grunde nævner du ikke, men som blev forstået på det tidspunkt: en roterende ladet partikel (sådan som elektronen formodes at være i denne model) genererer en radiobølge på samme måde som vores antenner gør, så den mister energi og er nødt til at falde ned i kernen inden for splittede sekunder.
Pædagogik er ikke kommet op med en mere gyldig model, der lykkes med alle de ting, som Mr. Redwine korrekt påpeger, kommer på tværs af ved hjælp af den ugyldige planetariske model. Men måske hvis vi prøver, kan der gøres noget med de Broglie sagsbølgemodellen eller med Schroedinger “s ( tidlig, naiv og forkert) forståelse af elektronbølgen. En sådan model er mere gyldig, selv når man udelader al omtale af sandsynligheder, så det er måske ikke helt gyldigt, og jeg tror, der kunne gøres noget med det. Se mit svar på det sammenkædede spørgsmål.
Kommentarer
- Detaljerne om kemiske bindinger er uforklarlige – men en masse uorganisk kemi forudsiges ret godt ved simpelthen at vinde eller miste valenselektroner. Som modellerne går ' er ret god værdi for pengene!
Svar
Ja, i nogle tilfælde .
Næsten et århundrede efter, at den danske fysiker Niels Bohr tilbød sin planetlignende model af hydrogenatomet, et Rice University-ledet team af fysikere har skabt gigantiske atomer i millimeter størrelse, der ligner det tættere end nogen anden eksperimentel realisering, der endnu er opnået.
Ved hjælp af lasere begejstrede forskerne kaliumatomer. til ekstremt høje niveauer. Brug en omhyggelig hale ored serie af korte elektriske impulser var holdet i stand til at lokke atomerne ind i en præcis konfiguration med en punktlignende " lokaliseret " elektron, der kredser langt fra kernen
Kommentarer
- Da elektronerne kun forbliver lokaliserede i cirkulær bane i flere omdrejninger, disse er ikke atomer, da de lider af ustabiliteten, der førte til, at Bohr i første omgang opfandt kvanteteori: en roterende ladet partikel mister energi ved elektromagnetisk stråling og kan ikke forblive i kredsløb. Så ahem, det ' er ikke rigtig en bane …