Kiedy chodziłem do szkoły, dowiedziałem się (od Demokryta), że atom jest podobny do układu słonecznego, którego jądrem jest słońce, a elektrony będąc planetami. Oczywiście są pewne różnice:
-
„Słońce” nie jest pojedynczą jednostką, ale zbiorem protonów i nuetronów.
-
Dwie planety mogą dzielić orbitę (co może być również możliwe w Układzie Słonecznym, ale tak się nie dzieje w naszym Układzie Słonecznym).
Czy ten model jest nadal aktualny? Oto moje problemy z tym:
-
W „Surely You” re Joking, Mr Feynman „Richard Feynman sugeruje, że elektrony są bardziej teoretycznym pojęciem niż rzeczywistymi obiektami.
-
Mam problem ze zrozumieniem wiązań atomowych (jonowych i kowalencyjnych) w tym modelu.
-
Mam również problem ze zrozumieniem „skoków orbity” elektronów w ten model, a także kilka innych rzeczy.
Czy istnieje lepszy model dla kogoś, kto uczy się tego po raz pierwszy?
Komentarze
- Po pierwsze, to nie jest od Demokrita. Ponieważ nie mamy oryginalnych tekstów, nie wiemy, czy miał pomysły na jakieś " struktura " jego " atomów ". Po drugie, ten model Bohra tak naprawdę nigdy nie był " prawidłowy ", (według dzisiejszych standardów), ponieważ miał więcej wad niż gadżetów. Dopiero po pomysłach DeBroglies model Bohrs zyskał trochę szacunku. A co do reszty: słyszałeś kiedyś o mechanice kwantowej? W przypadku chemii najlepiej zastosować równanie Schr ö dingersa.
- To ' jest poprawne w tym sensie, że ' to geometryczny obraz, który pomoże Ci zwizualizować jego skalę. To ' nie jest poprawne w tym sensie, że wszystkie procesy zachodzące w tej skali są opisane przez teorię kwantową, która wcale nie przypomina grawitacji.
- Jak czy masz problemy ze zrozumieniem wiązania jonowego w tym modelu?
- przy okazji, to zdecydowanie nie jest Demokrit. Jego atomy nie miały rozmiarów, struktura miała pewne właściwości wewnętrzne " rithmos, diatigue, trop ". Atomy Epikura miały niewielki rozmiar, a Kopernik porównuje rozmiar atomu z rozmiarem Układu Słonecznego, ale nie sugeruje żadnego podobieństwa ani podstruktury.
Odpowiedź
Tak, model jest tak ważny, jak kiedykolwiek był i nie ma lepszych modeli wyjaśniania go komuś za pierwszym razem (IMHO).
Jak podkreśla Georg, model nigdy nie był matematycznie poprawny; po prostu nie jest możliwe przełożenie relatywistycznego modelu układu planetarnego na strukturę atomową. Jeśli oczekuje się, że odbiorca faktycznie użyje modelu do prognozować ilościowo, model planetarny jest całkiem bezużyteczny …
Jednak od ludzi, którzy uczą się o atomach po raz pierwszy, prawie na pewno nie oczekuje się, że będą używać tego modelu do prognozowania ilościowego. systemy szkolne w USA wprowadzają pojęcie atomów przed 14 rokiem życia. Kiedy masz jedną godzinę dziennie na kilka dni Jeśli chodzi o budowę atomu, po prostu nie będzie możliwe bardziej szczegółowe omówienie tego tematu.
Model planetarny ani nie odpowiada rzeczywistości, ani nie daje wiarygodnych prognoz, ale dla 12-letniego dziecka kto ma jakąś koncepcję tego, jak rzeczy mogą krążyć wokół siebie, model planetarny przynajmniej podaje niektóre właściwe pomysły. Pozwala studentowi wizualizować i rozróżniać jądro i elektrony [fizyka jądrowa]; konceptualizować utratę, wzmocnienie i współdzielenie elektronów [chemia]; ruch elektronów wzdłuż materiału [elektryczność i magnetyzm]; i ostatecznie emisja i absorpcja fotonów [optyka].
Biorąc pod uwagę, że tylko bardzo niewielka liczba tych uczniów będzie kontynuować naukę fizyki na wyższym poziomie, zalety zdają się przeważać nad wadami. Dzieje się tak zwłaszcza, biorąc pod uwagę, że ci, którzy uczą się więcej, będą zazwyczaj najbardziej zdolnymi do porzucenia starego modelu.
Komentarze
- Szczerze mówiąc, ' można uzyskać jeszcze więcej z modelu niż to, co wymieniłem powyżej. Na znacznie głębszym poziomie model poprawnie zakłada, że elektrony zajmują przestrzeń promieniowo bardziej oddaloną od centrum niż neutrony i protony; odległość ta ma tendencję do zwiększania się wraz z liczbą elektronów; neutrony i protony są wyłączone z zajmowania tej samej przestrzeni fizycznej; a reakcje chemiczne są bardziej prawdopodobne niż jądrowe. Na poziomie jakościowym model nie jest ' zbyt zły.
- Oznacza to, że model jest użyteczny , tak jak Platon ' s « medyczne kłamstwo.» To nie oznacza, że jest poprawne . Spotkałem profesora filozofii, który rzucił naukę w liceum po tym, jak dowiedziała się, że jej wcześniejsi nauczyciele używali tego modelu planetarnego, okłamywali ją … i nie ' t zgadzam się też z Platonem ….
- Myślę, że zgadzam się z Josephem: model jest użyteczny , ale nie ważny . Przynajmniej, zaczynając od stwierdzenia " Tak, model jest tak samo ważny, jak zawsze " jest rażąco mylący (nawet chociaż widzę, jak technicznie można by to uznać za prawdziwe stwierdzenie).
- A jaki model proponujesz jest ważny? Czy można mieć stopnie ważności? Jeśli żądasz absolutnej korelacji między teorią a rzeczywistością, standardowy model fizyki cząstek elementarnych z pewnością jest nieważny. Pytanie zadane, czy model jest " nadal aktualny. " Interpretacja słowa " poprawny ", jak sugerujesz, sprawiłoby, że samo pytanie byłoby bez znaczenia.
- Wszystkie modele są nieprawidłowe – niektóre modele są przydatne. To ' w zasadzie jest definicją fizyki.
Odpowiedź
Model jest bardzo nieważny i ze wszystkich powodów, o których wspominasz: wiązania chemiczne są niewytłumaczalne w odniesieniu do tego modelu itp. I z innych powodów, o których nie wspominasz, ale które były wtedy zrozumiałe: wirująca naładowana cząstka (taka jak elektron ma być w tym modelu) generuje falę radiową tak samo jak nasze anteny, więc traci energię i musi wpaść do jądra w ułamku sekundy.
Pedagogika nie wymyśliła bardziej trafny model, który odnosi sukces we wszystkich rzeczach, które pan Redwine słusznie wskazuje, daje się osiągnąć przy użyciu nieprawidłowego modelu planetarnego. Ale być może jeśli spróbujemy, coś można zrobić z modelem fali materii de Broglie lub z s ( wczesne, naiwne i niepoprawne) zrozumienie fali elektronowej. Taki model jest bardziej trafny, nawet jeśli pominiesz wszystkie wzmianki o prawdopodobieństwach, więc być może nie jest całkowicie poprawny i myślę, że można z nim coś zrobić. Zobacz moją odpowiedź na powiązane pytanie.
Komentarze
- Szczegóły wiązań chemicznych są niewytłumaczalne – ale wiele chemii nieorganicznej można dość dobrze przewidzieć, po prostu zdobywając lub tracąc elektrony walencyjne. Modele to już ' ma niezły stosunek jakości do ceny!
Odpowiedź
Tak, w niektórych przypadkach .
Prawie sto lat po tym, jak duński fizyk Niels Bohr zaoferował swoją planetę modelu atomu wodoru, zespół fizyków pod kierunkiem Rice University stworzył olbrzymie atomy wielkości milimetra, które przypominają go bardziej niż jakakolwiek inna eksperymentalna realizacja dotychczas osiągnięta.
Za pomocą laserów naukowcy pobudzili atomy potasu do bardzo wysokich poziomów. Używając ostrożnie ogona dzięki serii krótkich impulsów elektrycznych zespół był w stanie nakłonić atomy do precyzyjnej konfiguracji za pomocą jednego punktu, " zlokalizowanego " elektron orbitujący daleko od jądra
Komentarze
- Ponieważ elektrony pozostają zlokalizowane tylko w na orbicie kołowej przez kilka obrotów, nie są to atomy, ponieważ cierpią z powodu niestabilności, która doprowadziła Bohra przede wszystkim do wynalezienia teorii kwantów: obracająca się naładowana cząstka traci energię przez promieniowanie elektromagnetyczne i nie może pozostać na orbicie. Więc hm, to ' tak naprawdę nie jest orbitą …