Toen ik op school zat, leerde ik (van Democritus) dat een atoom vergelijkbaar was met een zonnestelsel, waarbij de kern de zon is en de elektronen zijnde de planeten. Natuurlijk zijn er enkele verschillen:
-
De “zon” is geen enkele entiteit, maar een verzameling protonen en nuetronen.
-
Twee planeten kunnen een baan delen (wat misschien ook mogelijk is in een zonnestelsel, maar het gebeurt niet in ons zonnestelsel).
Is dit model nog steeds geldig? Hier zijn mijn problemen ermee:
-
In “Surely You” re Joking, Mr Feynman “, suggereert Richard Feynman dat elektronen meer een theoretisch concept zijn dan echte objecten.
-
Ik heb problemen met het begrijpen van atoombindingen (ionisch en covalent) in dit model.
-
Ik heb ook moeite met het begrijpen van “baan springen” van elektronen in dit model, evenals verschillende andere dingen.
Is er een beter model voor iemand die dit voor het eerst leert?
Opmerkingen
- Ten eerste, dit is niet van Demokrit. Omdat we geen originele teksten hebben, weten we niet of hij ideeën had voor sommigen " structuur " van zijn " atomen ". Ten tweede is dit model van Bohr nooit echt " geldig ", (volgens de normen van vandaag) omdat het meer gebreken had dan goodies. Pas na DeBroglies-ideeën ging het Bohrs-model d enig respect. En voor de rest: ooit gehoord van kwantummechanica? Gebruik voor chemie het beste door Schr ö dingers-vergelijking.
- Het ' is geldig in de zin dat het ' is een geometrische afbeelding om u te helpen de schaal ervan te visualiseren. Het ' is niet geldig in de zin dat alle processen die op deze schaal plaatsvinden, worden beschreven door de kwantumtheorie, die helemaal niet op zwaartekracht lijkt.
- Hoe is dat je problemen hebt om de ionische binding in dit model te begrijpen?
- trouwens, het is zeker geen Demokrit. Zijn atomen hadden geen grootte, de structuur bestond uit een aantal interne eigenschappen " rithmos, diatigue, trop ". Epicurus-atomen hadden een minieme grootte, en Copernicus maakt de vergelijking tussen de grootte van een atoom en de grootte van het zonnestelsel, maar zonder enige gelijkenis of substructuur te impliceren.
Antwoord
Ja, het model is net zo geldig als het ooit is geweest en nee, er zijn geen betere modellen om het de eerste keer aan iemand uit te leggen (IMHO).
Zoals Georg opmerkt, was het model “nooit wiskundig geldig; het is simpelweg niet mogelijk om het relativistische model van een planetair systeem te vertalen naar een atomaire structuur. Als het publiek wordt verwacht, of bedoeld is, dat het het model daadwerkelijk gebruikt om kwantitatieve voorspellingen doen, het planetaire model is tamelijk nutteloos …
Maar van mensen die voor het eerst over atomen leren, wordt vrijwel zeker niet verwacht dat ze het model gebruiken om kwantitatieve voorspellingen te doen. schoolsystemen in de VS introduceren het concept van atomen vóór de leeftijd van 14 jaar. Als je misschien een uur per dag hebt voor een paar dagen Om het over atomaire structuur te hebben, zal het simpelweg niet mogelijk zijn om het onderwerp met meer details aan te pakken.
Het planetaire model komt niet overeen met de realiteit en doet geen geldige voorspellingen, maar voor een 12-jarig kind die een idee heeft van hoe dingen om elkaar heen kunnen draaien, geeft het planetaire model op zijn minst enkele van de juiste ideeën. Het laat de student toe om een kern en elektronen te visualiseren en te differentiëren [kernfysica]; om het verlies, de winst en het delen van elektronen te conceptualiseren [chemie]; de beweging van elektronen langs een materiaal [elektriciteit en magnetisme]; en uiteindelijk fotonemissie en -absorptie [optica].
Gezien het feit dat slechts een zeer klein aantal van deze studenten fysica op een hoger niveau zal blijven leren, lijken de voordelen op te wegen tegen de tekortkomingen. Dit is vooral het geval als je bedenkt dat degenen die wel meer leren, over het algemeen de studenten zijn die het beste het oude model kunnen verlaten.
Opmerkingen
- Eerlijk gezegd, het is ' mogelijk om nog meer uit het model te halen dan wat ik hierboven heb vermeld. Op een veel dieper niveau impliceert het model terecht dat elektronen ruimte innemen die radiaal verder van het centrum verwijderd is dan neutronen en protonen; deze afstand neemt toe met het aantal elektronen; neutronen en protonen worden uitgesloten van het innemen van dezelfde fysieke ruimte; en chemische reacties zijn waarschijnlijker dan nucleaire. Op kwalitatief niveau is het model niet ' zo slecht.
- Dit betekent dat het model nuttig is, zoals Plato ' s « medicinale leugen.» Het geeft niet aan dat het geldig is. Ik ontmoette een filosofieprofessor die de wetenschap op de middelbare school had opgegeven nadat ze erachter kwam dat haar eerdere leraren met dit planetaire model tegen haar hadden gelogen … en ze deed het niet ' ben het ook met Plato eens ….
- Ik denk dat ik het hier eens ben met Joseph: het model is nuttig , maar niet geldig . Beginnen met " Ja, het model is even geldig als het ooit is geweest " is in hoge mate misleidend (zelfs hoewel ik zie hoe het technisch gezien als een ware uitspraak kan worden beschouwd.)
- En welk model stel je dan voor dat geldig is? Is het mogelijk om een geldigheidsgraad te hebben? Als je een absolute correlatie tussen theorie en realiteit eist, is het standaardmodel van de deeltjesfysica zeker ongeldig. De vraag is of het model " nog steeds geldig is. " De interpretatie van het woord " valid " aangezien u suggereert dat dit de vraag zelf zinloos zou maken.
- Alle modellen zijn ongeldig – sommige modellen zijn nuttig. Dat ' is in feite de definitie van natuurkunde.
Antwoord
Het model is zeer ongeldig, en om alle redenen die u noemt: chemische bindingen zijn onverklaarbaar in termen van dit model, enz. En om andere redenen die u niet noemt maar die destijds werden begrepen: een roterend geladen deeltje (zoals zoals het elektron in dit model hoort te zijn) genereert een radiogolf op dezelfde manier als onze antennes, dus het verliest energie en moet binnen een fractie van een seconde in de kern vallen.
Pedagogiek is niet bedacht een meer valide model dat slaagt in alle dingen die dhr. Redwine correct aangeeft, overkomen door het ongeldige planetaire model te gebruiken. Maar als we het proberen, kan er misschien iets worden gedaan met het de Broglie-materiegolfmodel of met Schroedingers ( vroeg, naïef en incorrect) begrip van de elektronengolf. Zon model is meer geldig, zelfs als je alle vermelding van waarschijnlijkheden weglaat, dus het is misschien niet helemaal geldig, en ik denk dat er iets mee gedaan kan worden. Zie mijn antwoord op de gekoppelde vraag.
Opmerkingen
- De details van chemische bindingen zijn onverklaarbaar – maar veel anorganische chemie wordt redelijk goed voorspeld door simpelweg valentie-elektronen te winnen of te verliezen. Zoals modellen gaan, ' s redelijk goede prijs-kwaliteitverhouding!
Antwoord
Ja, in sommige gevallen .
Bijna een eeuw nadat de Deense natuurkundige Niels Bohr zijn planeetachtige model van het waterstofatoom, heeft een door Rice University geleid team van natuurkundigen gigantische atomen van millimetergrootte gemaakt die er meer op lijken dan enige andere experimentele realisatie die tot nu toe is bereikt.
Met behulp van lasers hebben de onderzoekers kaliumatomen opgewonden tot extreem hoge niveaus. Met een zorgvuldige staart orden een reeks korte elektrische pulsen, kon het team de atomen vervolgens in een precieze configuratie overhalen met één puntachtige, " gelokaliseerd " elektron dat ver van de kern draait
Opmerkingen
- Omdat de elektronen alleen gelokaliseerd blijven in de cirkelvormige baan voor meerdere omwentelingen, dit zijn geen atomen, aangezien ze lijden aan de instabiliteit die Bohr ertoe bracht de kwantumtheorie uit te vinden: een roterend geladen deeltje verliest energie door elektromagnetische straling en kan niet in een baan blijven. Dus ahem, het is ' niet echt een baan …