인터넷 에서 원자 사진을 검색 하면 실제로 원자를 본 사람이 없더라도 하나를 찾을 수 있습니다. 그러나 우리는 덴마크의 물리학자인 Niels Bohr와 같은 여러 과학자들의 연구로 인해 하나의 원자가 어떻게 생겼는지에 대한 추정치를 얻었습니다.
원자는 물질의 구성 요소입니다. 개별 원소의 단일 원자는 우리가 일상 생활에서 관찰 할 수있는 물리학 규칙을 여전히 준수하는 자연에서 가장 기본적인 개체입니다 (원자를 구성하는 아 원자 입자에는 고유 한 규칙이 있습니다). . 과학자들은 원자가 구조를 개념화하기 전에 오랫동안 존재했다고 의심했습니다. 고대 그리스인조차도 우주의 물질이 너무 작아서 더 작은 것으로 분해 할 수없는 구성 요소로 구성되어 있다고 생각하고 이러한 기본 단위를 원자 라고 불렀습니다. , 이는 "분할되지 않음"을 의미합니다. 19 세기 말에는 화학 물질이 원자로 분해 될 수 있다는 것이 이해되었습니다. 원자는 매우 작고 서로 다른 원소의 원자는 예측 가능한 무게를가집니다.
그러나 1897 년에 영국의 물리학 자 JJ Thomson은 전자를 발견했습니다. 원자 내부에 음전하를 띠는 입자는 모두가 1 세기의 더 나은 시간을 보냈다고 믿고 있던 전자가 존재하는 가장 작은 것입니다. Thomson은 전자가 존재한다는 가설을 세웠지 만 전자가 원자에 어떻게 들어가는 지 정확히 알아낼 수 없었습니다. 그의 가장 추측은 " 자두 푸딩 모델 "이었다. 이것은 원자를 양전하를 띠는 파이로 묘사했다. 이것은 예전 디저트에 과일처럼 흩어져있는 음전하 영역이 박힌 양전하 파이로 묘사되었다.
"전자는 음전하로 발견 하였다 같은 질량을 가진 모든과 원자에 비해 매우 작은"더들리 허쉬 바흐, 공유 하버드 화학자 말한다 1986 년 노벨 화학상을 화학 초등학교 과정의 역학에 관한 그의 "공헌은 , "이메일에서. "Ernest Rutherford는 1911 년에 핵을 발견했습니다. 핵은 다양한 질량을 가지고 있지만 전자보다 훨씬 크지 만 크기는 매우 작습니다."
거대한 도약
Niels Bohr는 Rutherford의 학생으로 1912 년에 원자 구조를 해독하는 멘토의 프로젝트를 맡았습니다. 수소 원자의 작동 모델을 만드는 데 1 년 밖에 걸리지 않았습니다.
"수소 원자에 대한 Bohr의 1913 년 모델은 태양 주위를 도는 지구 궤도와 같은 양성자 주위를 순환하는 전자 궤도를 가졌습니다."라고 Herschbach는 말합니다. "Bohr는 1885 년 Johann Balmer에 의해 발견 된 수소 원자의 스펙트럼에 대해 단순하고 규칙적인 패턴을 사용했습니다. 그는 또한 1900 년 Max Planck에 의해 발견 된 양자 아이디어의 아이디어를 사용했습니다."
1913 년에 Bohr의 모델은 원자와 분자의 설명에 새로 태어난 양자 역학의 특징을 통합했기 때문에 큰 도약이었습니다. 그해에 그는 원자와 분자의 구성에 관한 세 개의 논문을 발표했습니다. 첫 번째이자 가장 유명한 것은 수소 원자에 관한 것이었고 다른 두 가지는 그의 모델을 프레임 워크로 사용하여 더 많은 전자를 가진 일부 원소를 설명했습니다. 그가 수소 원자에 대해 제안한 모델에는 전자가 핵 주위를 이동하지만 에너지 수준이 다른 특수 궤도에서만 움직입니다. 보어는 전자가 높은 에너지 트랙에서 낮은 에너지 트랙으로 점프 할 때 빛이 방출된다는 가설을 세웠습니다. 이것이 유리관에서 수소를 빛나게 한 것입니다. 그는 수소를 맞았지만 그의 모델은 약간 결함이있었습니다.
"이 모델은 헬륨 원 자나 수소 분자와 같은 가장 단순한 2 전자 시스템에서도 다 전자 원자의 기저 상태 에너지와 분자의 결합 에너지의 올바른 값을 예측하지 못했습니다."라고 Anatoly Svidzinsky는 말합니다. , 이메일 인터뷰에서 텍사스 A & M의 양자 과학 및 공학 연구소 교수 . "그래서 이미 1913 년에 보어의 모델이 정확하지 않다는 것이 분명해졌습니다. 수소 원자의 경우에도 보어의 모델은 원자의 바닥 상태가 0이 아닌 궤도 각운동량을 가지고 있다고 잘못 예측했습니다."
1922 년 노벨상
물론 양자 물리학자가 아니라면 이해가되지 않을 수도 있습니다. 그러나 Bohr의 모델은 1922 년 노벨 물리학상을 받기 위해 빠른 속도로 진행되었습니다.하지만 Bohr가 물리학 세계에서 그의 명성을 굳건히했지만 과학자들은 그의 모델을 개선하고있었습니다.
"수소 원자에 대한 Bohr의 모델은 1916 년 Arnold Sommerfeld에 의해 개선되었습니다."라고 Herschbach는 말합니다. "그는 원형 궤도에서 나온 스펙트럼 선 근처의 스펙트럼 선을 설명하는 타원형 궤도를 발견했습니다. 수소 원자에 대한 Bohr-Sommerfeld 모델은 기본이지만 양자 및 상대성이 주요 측면이되었습니다."
1925 년과 1928 년 사이에 Werner Heisenberg, Max Born, Wolfgang Pauli, Erwin Schrodinger 및 Paul Dirac은 보어의 원자 모델을 훨씬 뛰어 넘는 이러한 측면을 개발했지만 그의 원자 모델은 지금까지 가장 잘 알려진 모델입니다. 원자 모델 양자 물리학은 우리에게 전자 행성으로 둘러싸인 태양처럼 보이지 않고 현대 미술과 더 비슷하게 보입니다. 원자 개념에 대한 좋은 소개이기 때문에 우리는 여전히 Bohr 모델을 사용하고있을 것입니다.
Svidzinsky는 "1913 년에 Bohr의 모델은 양자화가 마이크로 세계를 설명하는 올바른 방법임을 입증했습니다."라고 말합니다. "따라서 Bohr의 모델은 과학자들에게 양자 역학의 탐색 방향을 제시하고 추가 개발을 촉진했습니다. 경로를 안다면 조만간 문제에 대한 올바른 해결책을 찾을 수 있습니다. Bohr의 모델을 다음 중 하나로 생각할 수 있습니다. 하이킹 코스를 따라 양자 세계로 향하는 방향 표지판. "
이제 흥미 롭 네요
Niels Bohr의 아버지 인 Christian Bohr 는 의학 생리학에서 3 개의 다른 노벨상 후보에 올랐지 만 결코 수상하지 못했습니다.
