为什么说我们现在的原子模型都是错的

2017-11-08 09:16
原子图是科学中最常见的符号之一。不幸的是,实际上原子并不是这个样子。原子模型的历史很长,我们可以追溯到古希腊。现代原子模型可从1900开始。就在那时,约瑟夫爵士发现了电子,这是一个原子的负电荷的一部分。这种模型被称为葡萄丁模型。

新西兰物理学家Ernest Rutherford发现,当我们用正电子轰击金箔,有一部分电子会反弹,但是大部分电子则会通过金箔,这表明电子围绕着一个小质量的正物质。他在1911年重新调整了这个模型,使电子绕着一个核轨道运行,就像行星绕太阳运行的轨道,这被称为“行星模型”,原因显而易见。行星模型已经成为原子最著名的象征,尽管它在两年后由丹麦物理学玻尔完成。

行星模型的问题是,电子会在轨道上失去能量,导致它们进入核内。玻尔的模型解决了这个问题:电子只在特定的能级上运行。如果电子吸收或释放的能量,电子可以从一级跳到另一级,但它们从不在水平之间漂移。玻尔模型可能是科学教科书中最受欢迎的,但是这个模型大部分也是是错误的。

威斯康星绿湾大学的史蒂芬·达奇清楚地总结了原子模型:“到了20世纪20年代,物理学家们已经发现物质也具有波状的特性,在原子层面上,把粒子看成具有精确位置和能量的微小点是行不通的。物质本质上是模糊的。他们放弃了把电子看作小行星的说法”

电子根本不跟随路径。物理学家发现,它们实际上是同时存在于许多不同地方的量子粒子。它们仍然占据着单个的能量水平,但不是一条路径,电子存在的多个地方,每个地方可以被称为云。这就是为什么它被称为电子云模型。

这并不是说波尔是错的。这是一个简化一个非常复杂概念的好方法,实际上,对于氢这样的简单原子来说,它的效果是惊人的好。但是,电子云模型说明了有关原子结构的最新知识。行星模型很漂亮,但它不是真的。

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