紀元前 450 年頃、哲学者レウキッポスとデモクリトスは、すべての化合物が無限に分割されると、すべてが分割できない小さな粒子で構成されているため、ある瞬間に物質はそれ以上分割できなくなるという理論を開発しました。彼らはこれらの粒子にアトム(ギリシャ語、a: ない、tome: 分割可能)という名前を付けました。
科学の進化と実験の使用により、科学者はこの概念をより良く発展させるのに役立ついくつかの現象に関連する特定の法則を決定し始めました。最も研究されている理論を以下に示します。
1位)ダルトン原子模型(「大理石模型」)
デモクリトスとレウキッポスのこの理論を復活させた最初の科学者は、1803 年にジョン ダルトン (1766-1844) でした。実験とプルースト (定数比例の法則) とラヴォアジエ (質量保存の法則) の重みの法則に基づいて、彼は次のように定式化しました。最初の原子モデル* では、次のことが簡潔に述べられています。
「すべての物質は原子で構成されており、原子は塊状で球状の分割不可能な粒子であり、元素の原子はサイズと質量の変化によってのみ他の原子と異なります。」
科学者ジョン・ダルトンと彼の原子模型
2位)トムソン原子模型(「ぷるぷるプリンモデル」)
物質の電気的特性を研究するために、JJトムソン (1856-1940) は 1887 年に陰極線のビームを使った実験を実施し、外部電場の正極に引き寄せられる負の粒子を発見しました。
したがって、彼は、原子には電子と呼ばれる負の素粒子が含まれているに違いないと結論付けました。こうして、原子は分割できないというダルトンの理論は地に落ちた。その原子モデルは次のとおりです。
「原子は正の電荷を帯びた球体であり、重くはなく、(負の)電子で覆われているため、その総電荷はゼロになります。」
科学者 JJトムソンと彼の原子模型
3位)ラザフォードの原子モデル(「太陽系モデル」)
放射能の発見により、物質の構成に関する研究がさらに進められる可能性があります。エナースト・ラザフォード (1871-1937) は 1911 年にアルファ (α) 粒子を使った実験を実施し、原子が本当に重いかどうかを検証しようとしました。実験の最後に得られた結果は、原子には広大な空の空間と陽子(陽性の素粒子)が位置する陽性の原子核が含まれていることを示しました。したがって、ラザフォードのモデルは次のように述べられます。
「原子は 2 つの異なる領域で構成されています。1 つは実質的に原子の全質量を含み、正の電荷を持つ核または中心領域です。そして電子圏、つまり電子が円軌道を描いて回転する原子核の周りの領域です。」
3 番目の素粒子の発見により、ラザフォードのモデルには原子核内に中性子 (電荷を持たない粒子) が含まれるようになりました。
科学者アーネスト・ラザフォードと彼の原子模型
4位)ラザフォード・ベーア原子模型
もし原子がラザフォードの提案どおりであれば、電子はらせん運動をして原子核内の陽粒子と衝突し、さらに放射線の形でエネルギーを失うことになる。このようにして、1913 年に化学者のニールス ベーア (1885-1962) によって新しい原子模型が作成されました。この模型は革新的であったにもかかわらず、ラザフォードの模型の主な特徴を維持していました。そこで、このモデルはラザフォード・ベーア原子モデルと呼ばれるようになり、次のように述べられました。
「原子は、電子に許容される軌道がさまざまなエネルギー準位に関連付けられ、また、各化学元素の特性スペクトルに存在するそれぞれの線にも関連付けられるような方法で表現できます。」
このように、電子に許容される各円軌道は、異なる一定の決定されたエネルギーを持ちます。これらはエネルギー準位と呼ばれます。
ラザフォードのモデルを改良した原子モデルを持つ科学者ニールス・ベーア。
※モデルとは、直接視覚化することができない何らかの現象の理論を説明する心的イメージです。これは理論を説明するのに役立ちますが、それが物理的に存在すること、または報告されている現象とまったく同じであることを意味するものではありません。したがって、原子のモデルは原子そのものではなく、その構成、特性、および動作を説明するのに役立ちます。




