Inhoud
- Oude Griekse overtuigingen
- Daltons Theorie
- J.J. Thomsons theorie
- Rutherfords Hypothese
- Bohrs theorie
- Einstein, Heisenberg en Quantum Mechanics
- Quark Theory
Atoomtheorie is sinds de oudheid geëvolueerd. Wetenschappers hebben de hypothese van Griekse geleerden overgenomen en daarop voortgebouwd met hun verschillende ontdekkingen en theorieën over het atoom, dat is afgeleid van het Griekse woord 'atomos', wat ondeelbaar betekent. Sindsdien heeft de wetenschappelijke gemeenschap ontdekt dat deze deeltjes zich verder verdelen in subdeeltjes die protonen, neutronen en elektronen worden genoemd. Desondanks is de naam "atoom" blijven hangen.
Oude Griekse overtuigingen
Leucippus en Democritus waren de eersten die in de vijfde eeuw v.Chr. Voorstelden dat alle materie uit kleine eenheden bestaat die atomen worden genoemd. De twee filosofen waren van mening dat dit vaste deeltjes waren zonder interne structuur en in verschillende vormen en maten kwamen. Immateriële eigenschappen zoals smaak en kleur, volgens deze theorie, werden gemaakt van atomen. Aristoteles was echter sterk gekant tegen dit idee en de wetenschappelijke gemeenschap heeft er eeuwenlang geen aandacht aan besteed.
Daltons Theorie
In 1808 bouwde de Engelse chemicus John Dalton verder op het Griekse begrip atomen. Hij stelde dat materie bestaat uit atomen, die kleine ondeelbare deeltjes zijn. Hij stelde ook voor dat hoewel alle atomen van één element identiek zijn, ze totaal verschillen van die welke andere elementen vormen.
J.J. Thomsons theorie
De Engelse natuurkundige Joseph J. Thomson stelde de 'pruimpudding'-theorie van het deelbare atoom voor in 1904, nadat hij elektronen in 1897 had ontdekt. Zijn model veronderstelde dat atomen bestaan uit een grote positief geladen bol bezaaid met negatief geladen elektronen (hij noemde ze' bloedlichaampjes ') ") zoals fruit in een pruimenpudding. Hij stelde verder dat de lading van de positieve bollenlading gelijk is aan de negatieve ladingen van de elektronen. Tegenwoordig noemen we de positief geladen deeltjes protonen, en de negatieve elektronen.
Rutherfords Hypothese
De Britse natuurkundige Ernest Rutherford stelde in 1911 een nucleair model van het atoom voor, waarin een kern bestaat. Hij ontdekte ook activiteit in dit deel, namelijk de beweging van protonen en elektronen in het centrale deel van het atoom. Hij stelde verder dat het aantal protonen in een atoom gelijk is aan dat van de elektronen. Hij stelde ook dat er meer neutrale deeltjes bestaan. Deze zijn bekend geworden als neutronen.
Bohrs theorie
De Deense natuurkundige Niels Bohr stelde in 1913 een planetair model voor, waarin elektronen rond de kern draaien net zoals de planeten rond de zon draaien. Terwijl de elektronen in een baan om de aarde zijn, hebben ze wat Bohr 'constante energie' noemde. Wanneer deze deeltjes energie absorberen en overgaan in een hogere baan, verwijst Bohrs theorie naar hen als "geëxciteerde" elektronen. Wanneer de elektronen terugkeren naar hun oorspronkelijke baan, geven ze deze energie af als elektromagnetische straling.
Einstein, Heisenberg en Quantum Mechanics
Uit tientallen jaren van nauwgezet onderzoek van duizenden wetenschappers, bouwt de huidige atomaire theorie voort op werk dat in de jaren dertig is gedaan door Albert Einstein, Werner Heisenberg en anderen. Net als bij de eerdere theorieën bestaat het atoom uit een centrale, zware kern omringd door een aantal elektronen. In tegenstelling tot eerdere theorieën die elektronen, protonen en andere kleine deeltjes als duidelijke solide "klonten" behandelden, behandelt de moderne kwantumtheorie ze als statistische "wolken"; vreemd genoeg kun je hun snelheid exact meten, of hun locaties, maar niet beide tegelijkertijd. In plaats van elektronen die zich gedragen als planeten die zich in goed gedragen elliptische paden verplaatsen, dwarrelen ze rond in vage wolken van verschillende vormen. Atomen worden dan minder als harde, precieze biljartballen en meer als verende, ronde sponzen. En ondanks dat het "vaste" materie is, kunnen ze golfachtige eigenschappen vertonen, zoals golflengte en interferentiepatronen.
Quark Theory
Toen wetenschappers naar atomen keken met steeds krachtiger instrumenten, ontdekten ze dat de protonen en neutronen waaruit de kern bestond, op hun beurt waren gemaakt van nog kleinere deeltjes. In de jaren zestig noemden natuurkundigen Murray Gell-Mann en George Zweig deze deeltjes 'quarks', wat een woord ontleende aan een James Joyce-roman. Quarks zijn er in varianten zoals "omhoog", "omlaag", "boven" en "onder". Protonen en neutronen worden gevormd uit bundels van drie quarks elk: respectievelijk "omhoog", "omlaag" en "omhoog" en "omlaag", "omhoog" en "omlaag".