MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ PERRIN: ĐẶC ĐIỂM, ĐỊNH ĐỀ - HÓA HỌC

Các mô hình nguyên tử Perrin đã so sánh cấu trúc của nguyên tử với một hệ thống năng lượng mặt trời nơi các hành tinh sẽ là những chi phí tiêu cực và mặt trời sẽ là một điện tích dương tập trung ở trung tâm của nguyên tử. Năm 1895, nhà vật lý lỗi lạc người Pháp đã chứng minh sự chuyển các điện tích âm của tia âm cực đối với bề mặt mà chúng va vào.

Với điều này, bản chất điện của tia âm cực đã được chứng minh và làm sáng tỏ bản chất điện của nguyên tử, hiểu nó là đơn vị nhỏ nhất và không thể phân chia của vật chất. Năm 1901 Jean Baptiste Perrin cho rằng lực hút của các điện tích âm xung quanh tâm (điện tích dương) bị chống lại bởi lực quán tính.

Jean Baptiste Perrin

Mô hình này sau đó được bổ sung và hoàn thiện bởi Ernest Rutherford, người đã khẳng định rằng tất cả điện tích dương của nguyên tử đều nằm ở trung tâm của nguyên tử và các electron quay quanh nó.

Tuy nhiên, mô hình này có một số hạn chế mà không thể giải thích vào thời điểm đó, và mô hình này đã được nhà vật lý Đan Mạch Niels Bohr lấy làm cơ sở để đề xuất mô hình của mình vào năm 1913.

Đặc điểm của mô hình nguyên tử Perrin

Các đặc điểm nổi bật của mô hình nguyên tử của Perrin như sau:

- Nguyên tử được tạo nên bởi một hạt lớn dương ở tâm nó, trong đó tập trung phần lớn khối lượng nguyên tử.

- Một số điện tích âm quay quanh điện tích dương tập trung này bù cho điện tích toàn phần.

Đề xuất của Perrin so sánh cấu trúc nguyên tử với một hệ mặt trời, nơi điện tích dương tập trung sẽ hoàn thành vai trò của Mặt trời và các electron xung quanh sẽ hoàn thành vai trò của các hành tinh.

Perrin đã đi tiên phong trong việc đề xuất cấu trúc không liên tục của nguyên tử vào năm 1895. Tuy nhiên, ông không bao giờ khăng khăng thiết kế một thí nghiệm có thể giúp chứng minh quan niệm này.

Thí nghiệm

Là một phần trong quá trình đào tạo tiến sĩ của mình, Perrin từng là trợ lý Vật lý tại École Normale Supérieure ở Paris từ năm 1894 đến năm 1897.

Đến lúc đó, Perrin đã phát triển hầu hết các nghiên cứu của mình trong việc kiểm tra bản chất của tia âm cực; nghĩa là, nếu các tia âm cực là các hạt mang điện, hoặc nếu chúng có dạng sóng.

Tia catốt

Thí nghiệm về tia âm cực nảy sinh từ nghiên cứu với ống Crookes, một cấu trúc được phát minh bởi nhà hóa học người Anh William Crookes vào những năm 1870.

Ống Crookes được tạo thành từ một ống thủy tinh chỉ chứa các chất khí bên trong. Cấu hình này có một miếng kim loại ở mỗi đầu và mỗi miếng được kết nối với nguồn điện áp bên ngoài.

Khi ống được cung cấp năng lượng, không khí bên trong nó ion hóa và do đó, nó trở thành chất dẫn điện và đóng mạch hở giữa các điện cực ở hai đầu.

Bên trong ống, các khí có dạng huỳnh quang, nhưng cho đến cuối những năm 1890, các nhà khoa học vẫn chưa rõ nguyên nhân của hiện tượng này.

Lúc đó người ta vẫn chưa biết sự phát huỳnh quang là do sự luân chuyển của các hạt cơ bản trong ống, hay là các tia có hình dạng của các sóng mang chúng.

Điều tra của Perrin

Năm 1895 Perrin tái tạo thí nghiệm tia âm cực bằng cách nối ống phóng điện với một thùng rỗng lớn hơn.

Ngoài ra, Perrin đã đặt một bức tường không thấm nước cho các phân tử thông thường và tái tạo cấu hình của Crookes bằng cách đặt một Faraday Cage, được chứa trong một buồng bảo vệ.

Nếu các tia đi qua bức tường không thấm nước đối với các phân tử thông thường bên trong lồng Faraday, thì sẽ tự động cho thấy rằng tia âm cực được cấu tạo từ các hạt mang điện cơ bản.

Phương thức xác minh

Để chứng thực điều này, Perrin đã kết nối một điện kế gần bức tường không thấm nước để đo các điện tích sẽ tạo ra khi tia âm cực chạm vào đó.

Khi tiến hành thí nghiệm, người ta thấy sự va chạm của tia âm cực vào tường không thấm nước gây ra một lượng nhỏ điện tích âm trong điện kế.

Sau đó, Perrin đã làm chệch hướng thông lượng tia âm cực bằng cách ép hệ thống này thông qua cảm ứng của điện trường, và buộc các tia âm cực tác động vào điện kế. Khi điều đó xảy ra, đồng hồ ghi nhận mức điện tích cao hơn đáng kể so với kỷ lục trước đó.

Nhờ thí nghiệm của Perrin, người ta đã chỉ ra rằng tia âm cực được tạo thành từ các hạt mang điện tích âm.

Sau đó, vào đầu thế kỷ 20, JJ Thomson chính thức phát hiện ra sự tồn tại của các electron và mối quan hệ điện tích - khối lượng của chúng, dựa trên nghiên cứu của Perrin.

Định đề

Năm 1904, nhà khoa học người Anh JJ Thomson đã đưa ra đề xuất của mình về một mô hình nguyên tử, còn được gọi là mô hình bánh pudding mận.

Trong mô hình này, điện tích dương được hiểu là một khối đồng nhất và các điện tích âm sẽ được phân tán ngẫu nhiên trên khối lượng dương nói trên.

Tương tự, điện tích dương sẽ là khối lượng của bánh pudding, và điện tích âm sẽ được biểu thị bằng quả mận. Mô hình này đã bị Perrin bác bỏ vào năm 1907. Trong đề xuất của mình, Perrin chỉ ra những điều sau:

- Điện tích dương không bị giãn nở trong toàn bộ cấu tạo nguyên tử. Đúng hơn, nó tập trung ở trung tâm của nguyên tử.

- Các điện tích âm không bị phân tán trong nguyên tử. Thay vào đó, chúng được sắp xếp một cách có trật tự xung quanh điện tích dương, hướng ra rìa ngoài của nguyên tử.

Hạn chế

Mô hình nguyên tử của Perrin có hai hạn chế lớn, sau đó đã được khắc phục nhờ sự đóng góp của Bohr (1913) và vật lý lượng tử.

Những hạn chế đáng kể nhất của đề xuất này là:

- Không giải thích được tại sao điện tích dương vẫn tập trung ở tâm nguyên tử.

- Người ta chưa hiểu được sự ổn định của quỹ đạo các điện tích âm xung quanh tâm nguyên tử.

Theo định luật điện từ của Maxwell, các điện tích âm sẽ mô tả quỹ đạo xoắn ốc xung quanh các điện tích dương, cho đến khi chúng va chạm với chúng.

Các bài báo quan tâm

Mô hình nguyên tử của Schrödinger.

Mô hình nguyên tử De Broglie.

Mô hình nguyên tử của Chadwick.

Mô hình nguyên tử Heisenberg.

Mô hình nguyên tử của Thomson.

Mô hình nguyên tử của Dalton.

Mô hình nguyên tử Dirac Jordan.

Mô hình nguyên tử của Democritus.

Mô hình nguyên tử của Bohr.

Người giới thiệu

Jean Perrin (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Được khôi phục từ: britannica.com
Jean Baptiste Perrin (20014). Encyclopedia of World Biography. Khôi phục từ: encyclopedia.com
Mô hình nguyên tử (sf). Havana Cuba. Đã khôi phục từ: ecured.cu
Perrin, J (1926). Cấu trúc không liên tục của Vật chất. Nobel Phương tiện AB. Được khôi phục từ: nobelprize.org
Solbes, J., Silvestre, V. và Furió, C. (2010). Sự phát triển lịch sử của các mô hình nguyên tử và liên kết hóa học và ý nghĩa giáo học của chúng. Đại học Valencia. Valencia Tây Ban Nha. Đã khôi phục từ: ojs.uv.es

MÔ HÌNH NGUYÊN TỬ PERRIN: ĐẶC ĐIỂM, ĐỊNH ĐỀ - HÓA HỌC - 2026