Диаграмата на атома НЕ показва как реално изглежда той

Диаграмата на атома е един от най-разпознаваемите символи в науката. Но за нещастие, не така изглежда реално един атом и го знаем от почти век.

Историята на атомния модел е дълга и може да се проследи до древните гърци, но същинско развитие по темата настъпва през 20-век. Именно тогава Сър Джоузеф Томсън открива електрона, който е отрицателно заредена частица от атома. Той предлага, че електроните са уловени в еднородни сфери от положително заредена материя. Този модел е бил наречен plum-pudding модел (слива-пудинг), защото електроните са били, като сливите в английски пудинг. По-късно Ръдърфорд установява, че ако обстрелваш атоми с положително заредени частици, те не винаги отскачат, както ако имаше огромна маса от положителен „пудинг“. Някои са отскачали, но голяма част от тях преминават през масата, което предполага, че електроните са разположени около малка маса от положителна субстанция – ядро. Той пренарежда модела през 1911 година – електроните орбитират около ядрото, както планетите орбитират около Слънцето – планетарен модел. Планетарният модел е най-известният символ за атом, макар той да е бил променен 2 години по-късно от Нилс Бор.

Проблемът  на планетарния модел е, че електроните биха изгубили енергията си, ако орбитираха, което би довело до неизбежен сблъсък с ядрото. Моделът на Бор разрешава този проблем: електроните не орбитират свободно, а с много специфична енергия. Електроните могат да скачат от едно енергийно ниво в друго, ако абсорбират свободна енергия. Моделът на Бор е може би най-известният сред  научната литература, но най-вероятно и той е грешен.

През 1920 година физиците откриват, че материята има вълнови свойства и че малките частици не могат да се разглеждат, като малки точици с определена енергия и местоположение. Материята е „пухкава“. От тогава учените не разглеждат електроните, като малки планети. Електроните дори не следват определени траектории. Физиците всъщност откриват, че те всъщност са квантови частици, които съществуват на много различни места едновременно. Те все пак заемат индивидуални енергийни нива, но вместо определена траектория, многоместната позиция на всеки електрон се разглежда, като облак. Затова този модел се нарича – електронен облак.

Но не може да се каже, че Бор е сгрешил. Той просто е демонстрирал добър начин да се опрости сложна концепция, който начин работи учудващо добре за прости атоми, като водорода. Моделът на електронния облак илюстрира последните данни за структурата на атома, които са натрупани. Планетарният модел е красив, но нерелаен.

Хареса ли ти тази статия? Може да подкрепиш biologist чрез Patreon!