भाषण: परमाणु का ग्रहीय मॉडल

परमाणु की संरचना

किसी भी पदार्थ की संरचना को निर्धारित करने का सबसे सटीक तरीका वर्णक्रमीय विश्लेषण है। किसी तत्व के प्रत्येक परमाणु का विकिरण विशेष रूप से व्यक्तिगत होता है। हालांकि, यह समझने से पहले कि वर्णक्रमीय विश्लेषण कैसे होता है, आइए जानें कि किसी भी तत्व के परमाणु की संरचना क्या होती है।

परमाणु की संरचना के बारे में पहली धारणा जे. थॉमसन ने प्रस्तुत की थी। यह वैज्ञानिक लंबे समय से परमाणुओं का अध्ययन कर रहा है। इसके अलावा, यह वह है जो इलेक्ट्रॉन की खोज का मालिक है - जिसके लिए उसे नोबेल पुरस्कार मिला। थॉमसन द्वारा प्रस्तावित मॉडल का वास्तविकता से कोई लेना-देना नहीं था, लेकिन रदरफोर्ड के लिए परमाणु की संरचना का अध्ययन करने के लिए एक मजबूत पर्याप्त प्रोत्साहन के रूप में कार्य किया। थॉमसन द्वारा प्रस्तावित मॉडल को "किशमिश का हलवा" कहा जाता था।

थॉमसन का मानना ​​था कि परमाणु एक ऋणात्मक विद्युत आवेश वाली एक ठोस गेंद है। इसकी भरपाई के लिए, गेंद में किशमिश की तरह इलेक्ट्रॉनों को प्रतिच्छेदित किया जाता है। संक्षेप में, इलेक्ट्रॉनों का आवेश पूरे नाभिक के आवेश के साथ मेल खाता है, जो परमाणु को तटस्थ बनाता है।

परमाणु की संरचना के अध्ययन के दौरान यह पाया गया कि ठोस में सभी परमाणु दोलन गति करते हैं। और, जैसा कि आप जानते हैं, कोई भी गतिमान कण तरंगों को विकीर्ण करता है। इसलिए प्रत्येक परमाणु का अपना स्पेक्ट्रम होता है। हालाँकि, ये कथन किसी भी तरह से थॉमसन मॉडल में फिट नहीं हुए।

रदरफोर्ड का अनुभव

थॉमसन के मॉडल की पुष्टि या खंडन करने के लिए, रदरफोर्ड ने एक प्रयोग का प्रस्ताव रखा जिसके परिणामस्वरूप अल्फा कणों द्वारा किसी तत्व के परमाणु की बमबारी की गई। इस प्रयोग के परिणामस्वरूप, यह देखना महत्वपूर्ण था कि कण कैसे व्यवहार करेगा।

रेडियम के रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप अल्फा कणों की खोज की गई। उनकी धाराएँ अल्फा किरणें थीं, जिनमें से प्रत्येक कण पर धनात्मक आवेश था। कई अध्ययनों के परिणामस्वरूप, यह निर्धारित किया गया था कि अल्फा कण एक हीलियम परमाणु की तरह है, जिसमें कोई इलेक्ट्रॉन नहीं है। वर्तमान ज्ञान का उपयोग करते हुए, हम जानते हैं कि अल्फा कण हीलियम का केंद्रक है, जबकि रदरफोर्ड का मानना ​​था कि ये हीलियम आयन थे।

प्रत्येक अल्फा कण में जबरदस्त ऊर्जा थी, जिसके परिणामस्वरूप वह उच्च गति से संबंधित परमाणुओं पर उड़ सकता था। इसलिए, प्रयोग का मुख्य परिणाम कण विक्षेपण कोण का निर्धारण करना था।

प्रयोग के लिए रदरफोर्ड ने सोने की पतली पन्नी का इस्तेमाल किया। उन्होंने इस पर उच्च गति वाले अल्फा कणों को निर्देशित किया। उन्होंने माना कि इस प्रयोग के परिणामस्वरूप, सभी कण पन्नी के माध्यम से और छोटे विचलन के साथ उड़ेंगे। हालांकि, निश्चित रूप से पता लगाने के लिए, उन्होंने अपने छात्रों को यह जांचने का निर्देश दिया कि क्या इन कणों में कोई बड़ा विचलन तो नहीं है।

प्रयोग के परिणाम ने बिल्कुल सभी को चौंका दिया, क्योंकि कई कण न केवल पर्याप्त रूप से बड़े कोण से विचलित होते हैं - कुछ विक्षेपण कोण 90 डिग्री से अधिक तक पहुंच जाते हैं।

इन परिणामों ने बिल्कुल सभी को चौंका दिया, रदरफोर्ड ने कहा कि ऐसा लगा जैसे प्रक्षेप्य के रास्ते में कागज का एक टुकड़ा रखा गया था, जिसने अल्फा कण को ​​अंदर घुसने नहीं दिया, जिसके परिणामस्वरूप यह वापस मुड़ गया।

यदि परमाणु वास्तव में ठोस होता, तो उसके पास कुछ विद्युत क्षेत्र होना चाहिए, जो कण को ​​धीमा कर दे। हालाँकि, मैदान की ताकत उसे पूरी तरह से रोकने के लिए पर्याप्त नहीं थी, उसे पीछे धकेलने की तो बात ही दूर। इसका मतलब है कि थॉमसन के मॉडल का खंडन किया गया था। इसलिए रदरफोर्ड ने एक नए मॉडल पर काम करना शुरू किया।

प्रयोग के इस परिणाम को प्राप्त करने के लिए, सकारात्मक चार्ज को कम मात्रा में केंद्रित करना आवश्यक है, जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा विद्युत क्षेत्र होता है। क्षेत्र संभावित सूत्र का उपयोग करके, आप एक सकारात्मक कण का आवश्यक आकार निर्धारित कर सकते हैं जो विपरीत दिशा में एक अल्फा कण को ​​​​प्रतिकर्षित कर सकता है। इसकी त्रिज्या अधिकतम के क्रम की होनी चाहिए 10 -15 वर्ग मीटर. इसीलिए रदरफोर्ड ने परमाणु के ग्रहीय मॉडल का प्रस्ताव रखा।

इस मॉडल का नाम एक कारण से रखा गया है। तथ्य यह है कि परमाणु के अंदर सौर मंडल में सूर्य के समान एक धनात्मक आवेशित नाभिक होता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर ग्रहों की तरह चक्कर लगाते हैं। सौर मंडल को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि ग्रह गुरुत्वाकर्षण बलों की मदद से सूर्य की ओर आकर्षित होते हैं, हालांकि, उपलब्ध गति के परिणामस्वरूप वे सूर्य की सतह पर नहीं गिरते हैं जो उन्हें अपनी कक्षा में रखता है। इलेक्ट्रॉनों के साथ भी ऐसा ही होता है - कूलम्ब बल इलेक्ट्रॉनों को नाभिक की ओर आकर्षित करते हैं, लेकिन घूर्णन के कारण वे नाभिक की सतह पर नहीं गिरते हैं।

थॉमसन की एक धारणा बिल्कुल सही निकली - इलेक्ट्रॉनों का कुल आवेश नाभिक के आवेश से मेल खाता है। हालांकि, एक मजबूत बातचीत के परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉनों को उनकी कक्षा से बाहर खटखटाया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप चार्ज की भरपाई नहीं होती है और परमाणु एक सकारात्मक चार्ज आयन में बदल जाता है।

परमाणु की संरचना के संबंध में बहुत महत्वपूर्ण जानकारी यह है कि परमाणु का लगभग सारा द्रव्यमान नाभिक में केंद्रित होता है। उदाहरण के लिए, एक हाइड्रोजन परमाणु में केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, जिसका द्रव्यमान नाभिक के द्रव्यमान से डेढ़ हजार गुना कम होता है।

परमाणु का ग्रहीय मॉडल ई. रदरफोर्ड द्वारा 1910 में प्रस्तावित किया गया था। परमाणु की संरचना का पहला अध्ययन उनके द्वारा अल्फा कणों की सहायता से किया गया था। उनके प्रकीर्णन पर प्रयोगों में प्राप्त परिणामों के आधार पर, रदरफोर्ड ने सुझाव दिया कि परमाणु के सभी धनात्मक आवेश उसके केंद्र में एक छोटे से नाभिक में केंद्रित होते हैं। दूसरी ओर, ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों को इसके शेष आयतन में वितरित किया जाता है।

एक छोटी सी पृष्ठभूमि

प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक डेमोक्रिटस ने परमाणुओं के अस्तित्व के बारे में पहला शानदार अनुमान लगाया था। तब से, परमाणुओं के अस्तित्व का विचार, जिसके संयोजन हमारे चारों ओर सभी पदार्थ देते हैं, ने विज्ञान के लोगों की कल्पना को नहीं छोड़ा है। समय-समय पर, इसके विभिन्न प्रतिनिधियों ने इसकी ओर रुख किया, लेकिन 19 वीं शताब्दी की शुरुआत तक, उनके निर्माण केवल परिकल्पना थे, प्रयोगात्मक डेटा द्वारा समर्थित नहीं थे।

अंत में, 1804 में, परमाणु के ग्रहीय मॉडल के प्रकट होने के सौ साल से भी अधिक समय पहले, अंग्रेजी वैज्ञानिक जॉन डाल्टन ने इसके अस्तित्व के लिए सबूत प्रदान किए और परमाणु भार की अवधारणा पेश की, जो इसकी पहली मात्रात्मक विशेषता थी। अपने पूर्ववर्तियों की तरह, उन्होंने परमाणुओं को ठोस गेंदों की तरह पदार्थ के सबसे छोटे टुकड़े होने की कल्पना की, जिन्हें छोटे कणों में भी विभाजित नहीं किया जा सकता था।

इलेक्ट्रॉन की खोज और परमाणु का पहला मॉडल

लगभग एक सदी बीत गई, जब अंततः, 19वीं शताब्दी के अंत में, अंग्रेज जे. जे. थॉमसन ने भी, पहले उप-परमाणु कण, ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन की खोज की। चूंकि परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, थॉमसन ने सोचा कि वे एक धनात्मक आवेशित नाभिक से बने होंगे, जिसके पूरे आयतन में इलेक्ट्रॉन बिखरे हुए होंगे। विभिन्न प्रायोगिक परिणामों के आधार पर, 1898 में उन्होंने परमाणु के अपने मॉडल का प्रस्ताव रखा, जिसे कभी-कभी "प्लम्स इन ए पुडिंग" कहा जाता था, क्योंकि इसमें परमाणु को कुछ सकारात्मक चार्ज तरल से भरे क्षेत्र के रूप में दर्शाया गया था, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को एम्बेडेड किया गया था, जैसे " पुडिंग में प्लम। ऐसे गोलाकार मॉडल की त्रिज्या लगभग 10 -8 सेमी थी। तरल का कुल धनात्मक आवेश इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेशों द्वारा सममित और समान रूप से संतुलित होता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

इस मॉडल ने इस तथ्य को संतोषजनक ढंग से समझाया कि जब कोई पदार्थ गर्म होता है, तो वह प्रकाश उत्सर्जित करना शुरू कर देता है। यद्यपि यह समझने का पहला प्रयास था कि परमाणु क्या है, यह बाद में रदरफोर्ड और अन्य द्वारा किए गए प्रयोगों के परिणामों को संतुष्ट करने में विफल रहा। थॉमसन ने 1911 में सहमति व्यक्त की कि उनका मॉडल केवल इस बात का उत्तर नहीं दे सका कि प्रयोगों में देखे गए α-किरणों का प्रकीर्णन कैसे और क्यों होता है। इसलिए, इसे छोड़ दिया गया था, और इसे परमाणु के एक अधिक परिपूर्ण ग्रह मॉडल द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था।

वैसे भी परमाणु की व्यवस्था कैसे की जाती है?

अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने रेडियोधर्मिता की घटना का एक स्पष्टीकरण प्रदान किया जिसने उन्हें नोबेल पुरस्कार दिलाया, लेकिन विज्ञान में उनका सबसे महत्वपूर्ण योगदान बाद में आया, जब उन्होंने स्थापित किया कि परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं से घिरे घने नाभिक होते हैं, जैसे कि सूर्य घिरा हुआ है ग्रहों की परिक्रमा से।

एक परमाणु के ग्रहीय मॉडल के अनुसार, इसका अधिकांश द्रव्यमान एक छोटे (संपूर्ण परमाणु के आकार की तुलना में) नाभिक में केंद्रित होता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, अविश्वसनीय गति से यात्रा करते हैं, लेकिन परमाणुओं की अधिकांश मात्रा खाली जगह होती है।

नाभिक का आकार इतना छोटा होता है कि इसका व्यास परमाणु के व्यास से 100,000 गुना छोटा होता है। रदरफोर्ड द्वारा नाभिक के व्यास का अनुमान 10 -13 सेमी के रूप में लगाया गया था, परमाणु के आकार के विपरीत - 10 -8 सेमी। नाभिक के बाहर, इलेक्ट्रॉन उच्च गति से इसके चारों ओर घूमते हैं, जिसके परिणामस्वरूप केन्द्रापसारक बल होते हैं जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों को संतुलित करते हैं प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के बीच आकर्षण का।

रदरफोर्ड के प्रयोग

सोने की पन्नी के साथ प्रसिद्ध प्रयोग के बाद, 1911 में परमाणु के ग्रहीय मॉडल का उदय हुआ, जिससे इसकी संरचना के बारे में कुछ मौलिक जानकारी प्राप्त करना संभव हो गया। परमाणु नाभिक की खोज के लिए रदरफोर्ड का मार्ग विज्ञान में रचनात्मकता की भूमिका का एक अच्छा उदाहरण है। उनकी खोज 1899 की शुरुआत में शुरू हुई जब उन्होंने पाया कि कुछ तत्व सकारात्मक रूप से आवेशित कणों का उत्सर्जन करते हैं जो किसी भी चीज़ में प्रवेश कर सकते हैं। उन्होंने इन कणों को अल्फा (α) कण कहा (अब हम जानते हैं कि वे हीलियम नाभिक थे)। सभी अच्छे वैज्ञानिकों की तरह, रदरफोर्ड उत्सुक थे। उन्होंने सोचा कि क्या परमाणु की संरचना का पता लगाने के लिए अल्फा कणों का उपयोग किया जा सकता है। रदरफोर्ड ने बहुत पतली सोने की पन्नी की एक शीट पर अल्फा कणों के एक बीम को निशाना बनाने का फैसला किया। उसने सोना चुना क्योंकि यह 0.00004 सेमी जितनी पतली चादरें पैदा कर सकता है। सोने की पन्नी की एक शीट के पीछे, उसने एक स्क्रीन लगाई जो अल्फा कणों से टकराने पर चमकती थी। इसका उपयोग पन्नी के माध्यम से गुजरने के बाद अल्फा कणों का पता लगाने के लिए किया गया था। स्क्रीन में एक छोटा सा भट्ठा स्रोत से बाहर निकलने के बाद अल्फा कण बीम को पन्नी तक पहुंचने की अनुमति देता है। उनमें से कुछ को पन्नी से गुजरना चाहिए और उसी दिशा में आगे बढ़ना जारी रखना चाहिए, जबकि दूसरे भाग को पन्नी से उछालना चाहिए और तेज कोणों पर प्रतिबिंबित होना चाहिए। आप नीचे दिए गए चित्र में प्रयोग की योजना देख सकते हैं।

रदरफोर्ड के प्रयोग में क्या हुआ?

जे. जे. थॉमसन के परमाणु मॉडल के आधार पर, रदरफोर्ड ने माना कि सोने के परमाणुओं के पूरे आयतन को भरने वाले धनात्मक आवेश के ठोस क्षेत्र पन्नी से गुजरते हुए सभी अल्फा कणों के प्रक्षेप पथ को विचलित या मोड़ देंगे।

हालाँकि, अधिकांश अल्फा कण सोने की पन्नी के माध्यम से ऐसे गुजरे जैसे कि वह वहां नहीं था। ऐसा लग रहा था मानो वे खाली जगह से गुजर रहे हों। उनमें से कुछ ही सीधे रास्ते से भटक जाते हैं, जैसा कि शुरुआत में माना जाता था। नीचे प्रकीर्णन कोण बनाम संबंधित दिशा में बिखरे कणों की संख्या का एक प्लॉट है।

हैरानी की बात है कि कणों का एक छोटा प्रतिशत पन्नी से वापस उछल गया, जैसे बास्केटबॉल एक बैकबोर्ड से उछल रहा हो। रदरफोर्ड ने महसूस किया कि ये विचलन अल्फा कणों और परमाणु के धनात्मक आवेशित घटकों के बीच सीधी टक्कर का परिणाम थे।

केंद्रक केंद्र चरण लेता है

पन्नी से परावर्तित अल्फा कणों के नगण्य प्रतिशत के आधार पर, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि सभी सकारात्मक चार्ज और परमाणु के लगभग सभी द्रव्यमान एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित हैं, और शेष परमाणु ज्यादातर खाली जगह है। रदरफोर्ड ने केंद्रित धनात्मक आवेश के क्षेत्र को नाभिक कहा। उन्होंने भविष्यवाणी की और जल्द ही पता चला कि इसमें धनावेशित कण हैं, जिन्हें उन्होंने प्रोटॉन नाम दिया है। रदरफोर्ड ने न्यूट्रॉन नामक तटस्थ परमाणु कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, लेकिन वह उनका पता लगाने में विफल रहे। हालांकि, उनके छात्र जेम्स चैडविक ने कुछ साल बाद उन्हें खोजा। नीचे दिया गया चित्र यूरेनियम परमाणु के नाभिक की संरचना को दर्शाता है।

परमाणुओं में सकारात्मक रूप से आवेशित भारी नाभिक होते हैं जो नकारात्मक रूप से आवेशित अत्यंत हल्के कणों से घिरे होते हैं - उनके चारों ओर घूमते हुए इलेक्ट्रॉन, और ऐसी गति से कि यांत्रिक केन्द्रापसारक बल केवल नाभिक के लिए अपने इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण को संतुलित करते हैं, और इस संबंध में परमाणु की स्थिरता कथित रूप से सुनिश्चित होती है।

इस मॉडल के नुकसान

रदरफोर्ड का मुख्य विचार एक छोटे परमाणु नाभिक के विचार से संबंधित था। इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं के बारे में धारणा शुद्ध अनुमान थी। वह ठीक से नहीं जानता था कि इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर कहाँ और कैसे चक्कर लगाते हैं। इसलिए, रदरफोर्ड का ग्रहीय मॉडल कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों के वितरण की व्याख्या नहीं करता है।

इसके अलावा, रदरफोर्ड परमाणु की स्थिरता गतिज ऊर्जा के नुकसान के बिना कक्षाओं में इलेक्ट्रॉनों की निरंतर गति के साथ ही संभव थी। लेकिन इलेक्ट्रोडायनामिक गणनाओं से पता चला है कि किसी भी वक्रतापूर्ण प्रक्षेपवक्र के साथ इलेक्ट्रॉनों की गति, वेग वेक्टर की दिशा में परिवर्तन और संबंधित त्वरण की उपस्थिति के साथ, अनिवार्य रूप से विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के उत्सर्जन के साथ होती है। इस मामले में, ऊर्जा के संरक्षण के कानून के अनुसार, इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा को विकिरण पर बहुत जल्दी खर्च किया जाना चाहिए, और इसे नाभिक पर गिरना चाहिए, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

लेकिन ऐसा नहीं होता है, क्योंकि परमाणु स्थिर संरचनाएं हैं। घटना के मॉडल और प्रयोगात्मक डेटा के बीच एक विशिष्ट वैज्ञानिक विरोधाभास उत्पन्न हुआ।

रदरफोर्ड से नील्स बोहरा तक

परमाणु इतिहास में अगली बड़ी प्रगति 1913 में हुई, जब डेनिश वैज्ञानिक नील्स बोहर ने परमाणु के अधिक विस्तृत मॉडल का विवरण प्रकाशित किया। उसने अधिक स्पष्ट रूप से उन स्थानों को निर्धारित किया जहां इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। हालांकि बाद में वैज्ञानिक अधिक परिष्कृत परमाणु डिजाइन विकसित करेंगे, बोहर का परमाणु का ग्रहीय मॉडल मूल रूप से सही था, और इसका अधिकांश भाग आज भी स्वीकार किया जाता है। इसके कई उपयोगी अनुप्रयोग थे, उदाहरण के लिए, इसकी मदद से वे विभिन्न रासायनिक तत्वों के गुणों, उनके विकिरण स्पेक्ट्रम की प्रकृति और परमाणु की संरचना की व्याख्या करते हैं। ग्रहीय मॉडल और बोहर मॉडल सबसे महत्वपूर्ण मील के पत्थर थे जिन्होंने भौतिकी में एक नई दिशा के उद्भव को चिह्नित किया - सूक्ष्म जगत की भौतिकी। बोहर को परमाणु की संरचना की हमारी समझ में उनके योगदान के लिए 1922 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला।

बोहर ने परमाणु के मॉडल में क्या नया लाया?

बोहर अभी भी एक युवा व्यक्ति थे, उन्होंने इंग्लैंड में रदरफोर्ड की प्रयोगशाला में काम किया। चूंकि रदरफोर्ड के मॉडल में इलेक्ट्रॉनों की अवधारणा खराब रूप से विकसित हुई थी, बोहर ने उन पर ध्यान केंद्रित किया। नतीजतन, परमाणु के ग्रहीय मॉडल में काफी सुधार हुआ। 1913 में प्रकाशित अपने लेख "ऑन द स्ट्रक्चर ऑफ एटम्स एंड मोलेक्यूल्स" में बोहर की अभिधारणाएँ, जिसे उन्होंने तैयार किया, पढ़ें:

1. इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर केवल निश्चित दूरी पर घूम सकते हैं, जो उनके पास ऊर्जा की मात्रा से निर्धारित होता है। उन्होंने इन निश्चित स्तरों को ऊर्जा स्तर या इलेक्ट्रॉन कोश कहा। बोहर ने उन्हें संकेंद्रित क्षेत्रों के रूप में देखा, प्रत्येक के केंद्र में एक केंद्रक के साथ। इस मामले में, कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन निचले स्तर पर, नाभिक के करीब पाए जाएंगे। अधिक ऊर्जा वाले लोग उच्च स्तर पर, कोर से दूर पाएंगे।

2. यदि कोई इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की कुछ मात्रा (किसी दिए गए स्तर के लिए काफी निश्चित) को अवशोषित करता है, तो यह अगले, उच्च ऊर्जा स्तर पर कूद जाएगा। इसके विपरीत, यदि वह उतनी ही मात्रा में ऊर्जा खो देता है, तो वह अपने मूल स्तर पर वापस आ जाएगा। हालाँकि, दो ऊर्जा स्तरों पर एक इलेक्ट्रॉन मौजूद नहीं हो सकता है।

इस विचार को एक चित्र द्वारा दर्शाया गया है।

इलेक्ट्रॉनों के लिए ऊर्जा भाग

परमाणु का बोह्र मॉडल वास्तव में दो अलग-अलग विचारों का एक संयोजन है: रदरफोर्ड का परमाणु मॉडल जिसमें नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं (अनिवार्य रूप से परमाणु के ग्रह बोहर-रदरफोर्ड मॉडल), और मैक्स प्लैंक का पदार्थ की ऊर्जा को परिमाणित करने का विचार, 1901 में प्रकाशित हुआ। एक क्वांटम (बहुवचन - क्वांटा) ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा है जिसे किसी पदार्थ द्वारा अवशोषित या उत्सर्जित किया जा सकता है। यह ऊर्जा की मात्रा के लिए एक तरह का विवेकपूर्ण कदम है।

यदि ऊर्जा की तुलना पानी से की जाती है और आप इसे एक गिलास के रूप में पदार्थ में जोड़ना चाहते हैं, तो आप केवल एक सतत धारा में पानी नहीं डाल सकते। इसके बजाय, आप इसे एक चम्मच की तरह कम मात्रा में मिला सकते हैं। बोहर का मानना ​​​​था कि यदि इलेक्ट्रॉन केवल निश्चित मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित या खो सकते हैं, तो उन्हें केवल अपनी ऊर्जा को इन निश्चित मात्राओं से बदलना चाहिए। इस प्रकार, वे केवल नाभिक के चारों ओर निश्चित ऊर्जा स्तरों पर कब्जा कर सकते हैं जो उनकी ऊर्जा की मात्रा में वृद्धि के अनुरूप हैं।

तो बोहर मॉडल से परमाणु की संरचना क्या है, यह समझाने के लिए क्वांटम दृष्टिकोण बढ़ता है। ग्रहीय मॉडल और बोहर मॉडल शास्त्रीय भौतिकी से क्वांटम भौतिकी तक के एक प्रकार के कदम थे, जो परमाणु भौतिकी सहित सूक्ष्म जगत के भौतिकी में मुख्य उपकरण है।

वे भौतिकी के विकास में एक महत्वपूर्ण कदम बन गए। रदरफोर्ड के मॉडल का बहुत महत्व था। एक प्रणाली के रूप में परमाणु और इसे बनाने वाले कणों का अधिक सटीक और विस्तार से अध्ययन किया गया है। इससे परमाणु भौतिकी जैसे विज्ञान का सफल विकास हुआ।

पदार्थ की संरचना के बारे में प्राचीन विचार

यह धारणा कि आसपास के पिंडों में सबसे छोटे कण होते हैं, प्राचीन काल में बनाई गई थी। उस समय के विचारकों ने किसी भी पदार्थ के सबसे छोटे और अविभाज्य कण के रूप में परमाणु का प्रतिनिधित्व किया। उन्होंने तर्क दिया कि ब्रह्मांड में परमाणु से छोटा कुछ भी नहीं है। इस तरह के विचार महान प्राचीन यूनानी वैज्ञानिकों और दार्शनिकों - डेमोक्रिटस, ल्यूक्रेटियस, एपिकुरस द्वारा रखे गए थे। इन विचारकों की परिकल्पना आज "प्राचीन परमाणुवाद" के नाम से एकजुट है।

मध्यकालीन प्रदर्शन

पुरातनता का समय बीत चुका है, और मध्य युग में ऐसे वैज्ञानिक भी थे जिन्होंने पदार्थों की संरचना के बारे में विभिन्न धारणाएँ बनाईं। हालांकि, इतिहास के उस दौर में धार्मिक दार्शनिक विचारों की प्रधानता और चर्च की शक्ति ने भौतिकवादी वैज्ञानिक निष्कर्षों और खोजों के लिए मानव मन के किसी भी प्रयास और आकांक्षाओं को जन्म दिया। जैसा कि आप जानते हैं, मध्ययुगीन जिज्ञासु ने उस समय के वैज्ञानिक जगत के प्रतिनिधियों के साथ बहुत ही अमित्र व्यवहार किया था। यह कहा जाना बाकी है कि उस समय के उज्ज्वल दिमागों को एक विचार था जो प्राचीन काल से परमाणु की अविभाज्यता के बारे में आया था।

18वीं और 19वीं शताब्दी में अनुसंधान

अठारहवीं शताब्दी को पदार्थ की प्राथमिक संरचना के क्षेत्र में गंभीर खोजों द्वारा चिह्नित किया गया था। एंटोनी लावोज़ियर, मिखाइल लोमोनोसोव और एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से वैज्ञानिकों के प्रयासों के लिए धन्यवाद, वे यह साबित करने में सक्षम थे कि परमाणु वास्तव में मौजूद हैं। लेकिन उनकी आंतरिक संरचना का सवाल खुला रहा। 18 वीं शताब्दी के अंत को वैज्ञानिक दुनिया में इतनी महत्वपूर्ण घटना के रूप में चिह्नित किया गया था कि डी। आई। मेंडेलीव द्वारा रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली की खोज की गई थी। यह उस समय की वास्तव में एक शक्तिशाली सफलता थी और इसने इस समझ पर से पर्दा हटा दिया कि सभी परमाणुओं की एक ही प्रकृति होती है, कि वे एक-दूसरे से संबंधित होते हैं। बाद में, 19वीं शताब्दी में, परमाणु की संरचना को जानने की दिशा में एक और महत्वपूर्ण कदम इस बात का प्रमाण था कि उनमें से किसी में भी एक इलेक्ट्रॉन होता है। इस काल के वैज्ञानिकों के कार्य ने 20वीं शताब्दी की खोजों के लिए उपजाऊ जमीन तैयार की।

थॉमसन प्रयोग

अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जॉन थॉमसन ने 1897 में साबित किया कि परमाणुओं की संरचना में एक नकारात्मक चार्ज वाले इलेक्ट्रॉन शामिल हैं। इस स्तर पर, यह गलत विचार कि परमाणु किसी भी पदार्थ की विभाज्यता की सीमा है, अंततः नष्ट हो गए। थॉमसन ने इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व को साबित करने का प्रबंधन कैसे किया? अपने प्रयोगों में, वैज्ञानिक ने अत्यधिक दुर्लभ गैसों में इलेक्ट्रोड रखे और एक विद्युत प्रवाह पारित किया। परिणाम कैथोड किरणें थीं। थॉमसन ने उनकी विशेषताओं का ध्यानपूर्वक अध्ययन किया और पाया कि वे आवेशित कणों की एक धारा हैं जो बहुत तेज गति से चलते हैं। वैज्ञानिक इन कणों के द्रव्यमान और उनके आवेश की गणना करने में सक्षम थे। उन्होंने यह भी पाया कि उन्हें तटस्थ कणों में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि विद्युत आवेश उनकी प्रकृति का आधार है। तो थॉमसन और परमाणु की संरचना के दुनिया के पहले मॉडल के निर्माता थे। उनके अनुसार परमाणु धनावेशित पदार्थ का एक गुच्छा है, जिसमें ऋणावेशित इलेक्ट्रॉन समान रूप से वितरित होते हैं। यह संरचना परमाणुओं की सामान्य तटस्थता की व्याख्या करती है, क्योंकि विपरीत आवेश एक दूसरे को संतुलित करते हैं। जॉन थॉमसन के प्रयोग परमाणु की संरचना के आगे के अध्ययन के लिए अमूल्य हो गए। हालांकि, कई सवाल अनुत्तरित रहे।

रदरफोर्ड का शोध

थॉमसन ने इलेक्ट्रॉनों के अस्तित्व की खोज की, लेकिन वह परमाणु में धनावेशित कणों को खोजने में विफल रहे। 1911 में इस गलतफहमी को दूर किया। प्रयोगों के दौरान, गैसों में अल्फा कणों की गतिविधि का अध्ययन करते हुए, उन्होंने पाया कि परमाणु में धनात्मक आवेशित कण होते हैं। रदरफोर्ड ने देखा कि जब किरणें किसी गैस या धातु की पतली प्लेट से होकर गुजरती हैं, तो कणों की एक छोटी संख्या गति के प्रक्षेपवक्र से तेजी से विचलित हो जाती है। उन्हें सचमुच वापस फेंक दिया गया था। वैज्ञानिक ने अनुमान लगाया कि यह व्यवहार धनावेशित कणों से टकराने के कारण है। इस तरह के प्रयोगों ने भौतिक विज्ञानी को परमाणु की संरचना का रदरफोर्ड मॉडल बनाने की अनुमति दी।

ग्रह मॉडल

अब वैज्ञानिक के विचार जॉन थॉमसन द्वारा की गई धारणाओं से कुछ भिन्न थे। उनके परमाणुओं के मॉडल भी भिन्न हो गए। उन्हें इस क्षेत्र में एक पूरी तरह से नया सिद्धांत बनाने की अनुमति दी। भौतिकी के आगे विकास के लिए वैज्ञानिक की खोजों का निर्णायक महत्व था। रदरफोर्ड का मॉडल एक परमाणु को केंद्र में स्थित एक नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों के रूप में वर्णित करता है। नाभिक में धनात्मक आवेश होता है, और इलेक्ट्रॉनों का ऋणात्मक आवेश होता है। परमाणु के रदरफोर्ड के मॉडल ने कुछ प्रक्षेप पथों - कक्षाओं के साथ नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के घूर्णन को ग्रहण किया। वैज्ञानिक की खोज ने अल्फा कणों के विचलन का कारण समझाने में मदद की और परमाणु के परमाणु सिद्धांत के विकास के लिए प्रेरणा बन गई। रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल में, सूर्य के चारों ओर सौर मंडल के ग्रहों की गति के साथ समानता है। यह एक बहुत ही सटीक और ज्वलंत तुलना है। इसलिए, रदरफोर्ड मॉडल, जिसमें परमाणु एक कक्षा में नाभिक के चारों ओर घूमता है, ग्रहीय कहलाता था।

नील्स बोहरो द्वारा काम करता है

दो साल बाद, डेनिश भौतिक विज्ञानी नील्स बोहर ने परमाणु की संरचना के बारे में विचारों को प्रकाश प्रवाह के क्वांटम गुणों के साथ संयोजित करने का प्रयास किया। रदरफोर्ड के परमाणु के परमाणु मॉडल को वैज्ञानिक ने अपने नए सिद्धांत के आधार के रूप में रखा था। बोहर के अनुसार परमाणु नाभिक के चारों ओर वृत्ताकार कक्षाओं में चक्कर लगाते हैं। गति के इस तरह के प्रक्षेपवक्र से इलेक्ट्रॉनों का त्वरण होता है। इसके अलावा, परमाणु के केंद्र के साथ इन कणों की कूलम्ब बातचीत, इलेक्ट्रॉनों की गति से उत्पन्न होने वाले स्थानिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को बनाए रखने के लिए ऊर्जा के निर्माण और खपत के साथ होती है। ऐसी स्थितियों में, किसी दिन ऋणावेशित कणों को नाभिक पर गिरना चाहिए। लेकिन ऐसा नहीं होता है, जो सिस्टम के रूप में परमाणुओं की अधिक स्थिरता को इंगित करता है। नील्स बोहर ने महसूस किया कि मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा वर्णित शास्त्रीय उष्मागतिकी के नियम अंतःपरमाण्विक स्थितियों में काम नहीं करते हैं। इसलिए, वैज्ञानिक ने खुद को नए पैटर्न प्राप्त करने का कार्य निर्धारित किया जो कि प्राथमिक कणों की दुनिया में मान्य होंगे।

बोहर की अभिधारणाएं

मोटे तौर पर इस तथ्य के कारण कि रदरफोर्ड का मॉडल मौजूद था, परमाणु और उसके घटकों का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया था, नील्स बोहर अपने अभिधारणाओं के निर्माण के करीब पहुंचने में सक्षम थे। उनमें से पहला कहता है कि एक परमाणु में है जिस पर वह अपनी ऊर्जा नहीं बदलता है, जबकि इलेक्ट्रॉन अपने प्रक्षेपवक्र को बदले बिना कक्षाओं में चलते हैं। दूसरी अभिधारणा के अनुसार, जब कोई इलेक्ट्रॉन एक कक्षा से दूसरी कक्षा में जाता है, तो ऊर्जा मुक्त या अवशोषित होती है। यह परमाणु की पिछली और बाद की अवस्थाओं की ऊर्जाओं के बीच के अंतर के बराबर है। इस मामले में, यदि इलेक्ट्रॉन नाभिक के करीब एक कक्षा में कूदता है, तो विकिरण होता है और इसके विपरीत। इस तथ्य के बावजूद कि इलेक्ट्रॉनों की गति एक सर्कल में सख्ती से स्थित एक कक्षीय प्रक्षेपवक्र से बहुत कम समानता रखती है, बोहर की खोज ने एक लाइन स्पेक्ट्रम के अस्तित्व के लिए एक उत्कृष्ट स्पष्टीकरण प्रदान किया। लगभग उसी समय, भौतिक विज्ञानी हर्ट्ज और फ्रैंक, जो जर्मनी में रहते थे, परमाणु की स्थिर, स्थिर अवस्थाओं के अस्तित्व और परमाणु ऊर्जा के मूल्यों को बदलने की संभावना के नील्स बोहर के सिद्धांत की पुष्टि की।

दो वैज्ञानिकों का सहयोग

वैसे, रदरफोर्ड लंबे समय तक यह निर्धारित नहीं कर सके कि वैज्ञानिक मार्सडेन और गीगर ने अर्नेस्ट रदरफोर्ड के बयानों की दोबारा जांच करने की कोशिश की और विस्तृत और गहन प्रयोगों और गणनाओं के परिणामस्वरूप, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यह नाभिक है परमाणु की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है, और उसका सारा आवेश उसमें केंद्रित होता है। बाद में यह सिद्ध हुआ कि नाभिक के आवेश का मान संख्यात्मक रूप से D. I. Mendeleev के तत्वों की आवर्त प्रणाली में तत्व की क्रम संख्या के बराबर है। दिलचस्प बात यह है कि नील्स बोहर जल्द ही रदरफोर्ड से मिले और उनके विचारों से पूरी तरह सहमत हुए। इसके बाद, वैज्ञानिकों ने एक ही प्रयोगशाला में लंबे समय तक एक साथ काम किया। रदरफोर्ड का मॉडल, प्राथमिक आवेशित कणों से युक्त एक प्रणाली के रूप में परमाणु - यह सब नील्स बोहर ने उचित माना और अपने इलेक्ट्रॉनिक मॉडल को हमेशा के लिए अलग रख दिया। वैज्ञानिकों की संयुक्त वैज्ञानिक गतिविधि बहुत सफल रही और फलदायी रही। उनमें से प्रत्येक ने प्राथमिक कणों के गुणों का अध्ययन किया और विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण खोज की। बाद में, रदरफोर्ड ने परमाणु अपघटन की संभावना की खोज की और साबित किया, लेकिन यह एक अन्य लेख का विषय है।

परमाणु का ग्रहीय मॉडल

परमाणु का ग्रहीय मॉडल: नाभिक (लाल) और इलेक्ट्रॉन (हरा)

परमाणु का ग्रहीय मॉडल, या रदरफोर्ड मॉडल, - परमाणु की संरचना का ऐतिहासिक मॉडल, जिसे अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने अल्फा कण बिखरने के एक प्रयोग के परिणामस्वरूप प्रस्तावित किया था। इस मॉडल के अनुसार, परमाणु में एक छोटा धनात्मक आवेशित नाभिक होता है, जिसमें परमाणु का लगभग पूरा द्रव्यमान केंद्रित होता है, जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन घूमते हैं, जैसे ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमते हैं। परमाणु का ग्रहीय मॉडल परमाणु की संरचना के बारे में आधुनिक विचारों से मेल खाता है, इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि इलेक्ट्रॉनों की गति क्वांटम प्रकृति की है और शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों द्वारा वर्णित नहीं है। ऐतिहासिक रूप से, रदरफोर्ड के ग्रहीय मॉडल ने जोसेफ जॉन थॉमसन के "प्लम पुडिंग मॉडल" का स्थान लिया, जो यह बताता है कि नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को एक सकारात्मक चार्ज परमाणु के अंदर रखा जाता है।

रदरफोर्ड ने उनके नेतृत्व में किए गए सोने की पन्नी पर अल्फा कणों के बिखरने पर एक प्रयोग से निष्कर्ष के रूप में 1911 में परमाणु की संरचना के लिए एक नया मॉडल प्रस्तावित किया। इस प्रकीर्णन के दौरान, अप्रत्याशित रूप से बड़ी संख्या में अल्फा कण बड़े कोणों पर बिखरे हुए थे, जो दर्शाता है कि प्रकीर्णन केंद्र छोटा था और इसमें एक महत्वपूर्ण विद्युत आवेश केंद्रित था। रदरफोर्ड की गणना से पता चला है कि एक बिखरने वाला केंद्र, सकारात्मक या नकारात्मक रूप से चार्ज, परमाणु के आकार से कम से कम 3000 गुना छोटा होना चाहिए, जो उस समय पहले से ही ज्ञात था और लगभग 10 -10 मीटर होने का अनुमान था। चूंकि इलेक्ट्रॉनों को पहले से ही जाना जाता था उस समय, और उनका द्रव्यमान और आवेश निर्धारित किया जाता है, तब प्रकीर्णन केंद्र, जिसे बाद में नाभिक कहा जाता था, पर इलेक्ट्रॉनों के विपरीत आवेश रहा होगा। रदरफोर्ड ने आवेश की मात्रा को परमाणु क्रमांक से नहीं जोड़ा। यह निष्कर्ष बाद में बनाया गया था। और रदरफोर्ड ने स्वयं सुझाव दिया कि आवेश परमाणु द्रव्यमान के समानुपाती होता है।

ग्रहीय मॉडल का नुकसान शास्त्रीय भौतिकी के नियमों के साथ इसकी असंगति थी। यदि इलेक्ट्रॉन सूर्य के चारों ओर एक ग्रह की तरह नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, तो उनकी गति तेज हो जाती है, और इसलिए, शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स के नियमों के अनुसार, उन्हें विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण करना चाहिए, ऊर्जा खोनी चाहिए और नाभिक पर गिरना चाहिए। ग्रहों के मॉडल के विकास में अगला कदम बोहर मॉडल था, जो शास्त्रीय से अलग, इलेक्ट्रॉन गति के नियमों से अलग था। इलेक्ट्रोडायनामिक्स के विरोधाभास पूरी तरह से क्वांटम यांत्रिकी को हल करने में सक्षम थे।

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• Eise Eisingi तारामंडल
• ग्रह फंतासी

देखें कि "परमाणु का ग्रह मॉडल" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

परमाणु का ग्रहीय मॉडल- प्लेनेटिनिस एटोमो मॉडलिस स्टेटसजैसा टी sritis fizika atitikmenys: angl। ग्रह परमाणु मॉडल वोक। प्लेनेटनमोडेल डेस एटम्स, एन रूस। परमाणु का ग्रहीय मॉडल, f pranc। मॉडल प्लेनेटेयर डे ल'एटोम, एम ... फ़िज़िकोस टर्मिनो odynas

परमाणु का बोहर मॉडल- हाइड्रोजन जैसे परमाणु (जेड न्यूक्लियस चार्ज) का बोहर मॉडल, जहां एक नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉन एक छोटे, सकारात्मक चार्ज परमाणु नाभिक के आस-पास एक परमाणु खोल में संलग्न होता है ... विकिपीडिया

मॉडल (विज्ञान में)- मॉडल (फ्रेंच मोडेल, इतालवी मोडेलो, लैटिन मापांक माप, माप, नमूना, मानदंड से), 1) एक नमूना जो धारावाहिक या बड़े पैमाने पर प्रजनन (एम। कार, एम। कपड़े, आदि) के लिए एक मानक (मानक) के रूप में कार्य करता है। ), साथ ही प्रकार, किसी का ब्रांड ... ...

नमूना- I मॉडल (मॉडल) वाल्टर (24 जनवरी, 1891, जेंटिन, पूर्वी प्रशिया, 21 अप्रैल, 1945, डुइसबर्ग के पास), नाजी जर्मन जनरल फील्ड मार्शल (1944)। 1909 से सेना में, 1914 के प्रथम विश्व युद्ध में 18 में भाग लिया। नवंबर 1940 से उन्होंने तीसरे टैंक की कमान संभाली ... ... महान सोवियत विश्वकोश

परमाणु की संरचना- (देखें) तीन प्रकार (देखें), (देखें) और (देखें) के प्राथमिक कणों से बना है, जिससे एक स्थिर प्रणाली बनती है। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणु (देखें) का एक हिस्सा हैं, इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन खोल बनाते हैं। बल (देखें) नाभिक में कार्य करते हैं, जिसकी बदौलत ... ... महान पॉलिटेक्निक विश्वकोश

परमाणु- इस शब्द के अन्य अर्थ हैं, एटम (अर्थ) देखें। हीलियम परमाणु परमाणु (अन्य ग्रीक से ... विकिपीडिया

रदरफोर्ड अर्नेस्ट- (1871 1937), अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी, रेडियोधर्मिता के सिद्धांत और परमाणु की संरचना के संस्थापकों में से एक, एक वैज्ञानिक स्कूल के संस्थापक, रूसी विज्ञान अकादमी के विदेशी संबंधित सदस्य (1922) और यूएसएसआर अकादमी के मानद सदस्य विज्ञान के (1925)। से स्नातक करने के बाद न्यूजीलैंड में जन्मे ... ... विश्वकोश शब्दकोश

Άτομο

कणिका- हीलियम परमाणु परमाणु (एक अन्य यूनानी ἄτομος अविभाज्य) एक रासायनिक तत्व का सबसे छोटा भाग है, जो इसके गुणों का वाहक है। एक परमाणु में एक परमाणु नाभिक और उसके चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन बादल होता है। परमाणु के नाभिक में धनावेशित प्रोटॉन होते हैं और ... ... विकिपीडिया

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पुस्तकें

• तालिकाओं का एक सेट। भौतिक विज्ञान। ग्रेड 11 (15 टेबल), . 15 शीट का शैक्षिक एल्बम। ट्रांसफार्मर। आधुनिक तकनीक में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण। इलेक्ट्रॉनिक लैंप। कैथोड रे ट्यूब। अर्धचालक। अर्धचालक डायोड। ट्रांजिस्टर।…

यह विचार कि परमाणु पदार्थ के सबसे छोटे कण हैं, सबसे पहले प्राचीन ग्रीस में उत्पन्न हुए थे। हालांकि, केवल 18 वीं शताब्दी के अंत में, ए। लैवोसियर, एम। वी। लोमोनोसोव और कुछ अन्य जैसे वैज्ञानिकों के काम के लिए धन्यवाद, यह साबित हुआ कि परमाणु वास्तव में मौजूद हैं। हालांकि, उन दिनों किसी ने नहीं सोचा था कि उनकी आंतरिक संरचना क्या थी। वैज्ञानिकों ने अभी भी परमाणुओं को अविभाज्य "ईंटों" के रूप में माना है जो सभी पदार्थों को बनाते हैं।

परमाणु की संरचना को समझाने का प्रयास

सभी वैज्ञानिकों में सबसे पहले परमाणु मॉडल का प्रस्ताव किसने दिया था? इन कणों का एक मॉडल बनाने का पहला प्रयास जे. थॉमसन का था। हालाँकि, इसे शब्द के पूर्ण अर्थों में सफल नहीं कहा जा सकता है। आखिरकार, थॉमसन का मानना ​​था कि परमाणु एक गोलाकार और विद्युत रूप से तटस्थ प्रणाली है। उसी समय, वैज्ञानिक ने माना कि इस गेंद के आयतन पर धनात्मक आवेश समान रूप से वितरित किया जाता है, और इसके अंदर एक ऋणात्मक आवेशित नाभिक होता है। परमाणु की आंतरिक संरचना को समझाने के वैज्ञानिक के सभी प्रयास असफल रहे। अर्नेस्ट रदरफोर्ड वह है जिसने थॉमसन द्वारा अपने सिद्धांत को सामने रखने के कुछ साल बाद परमाणु की संरचना का परमाणु मॉडल प्रस्तावित किया था।

अनुसंधान इतिहास

1833 में इलेक्ट्रोलिसिस के अध्ययन की मदद से, फैराडे यह स्थापित करने में सक्षम थे कि इलेक्ट्रोलाइट समाधान में करंट आवेशित कणों या आयनों की एक धारा है। इन अध्ययनों के आधार पर, वह एक आयन का न्यूनतम आवेश निर्धारित करने में सक्षम था। साथ ही भौतिकी में इस दिशा के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका घरेलू रसायनज्ञ डी। आई। मेंडेलीव ने निभाई थी। यह वह था जिसने पहली बार वैज्ञानिक हलकों में यह सवाल उठाया था कि सभी परमाणुओं की प्रकृति समान हो सकती है। हम देखते हैं कि परमाणु की संरचना के रदरफोर्ड के परमाणु मॉडल को पहली बार प्रस्तावित करने से पहले, विभिन्न वैज्ञानिकों द्वारा बड़ी संख्या में समान रूप से महत्वपूर्ण प्रयोग किए गए थे। उन्होंने पदार्थ की संरचना के परमाणु सिद्धांत को आगे बढ़ाया।

पहला अनुभव

रदरफोर्ड वास्तव में एक शानदार वैज्ञानिक हैं, क्योंकि उनकी खोजों ने पदार्थ की संरचना के विचार को उल्टा कर दिया। 1911 में, वह एक प्रयोग स्थापित करने में सक्षम थे जिसके साथ शोधकर्ता परमाणु की रहस्यमय गहराई को देखने में सक्षम थे, ताकि यह पता चल सके कि इसकी आंतरिक संरचना क्या है। पहले प्रयोग वैज्ञानिक द्वारा अन्य शोधकर्ताओं के समर्थन से किए गए थे, लेकिन खोज में मुख्य भूमिका अभी भी रदरफोर्ड की थी।

प्रयोग

रेडियोधर्मी विकिरण के प्राकृतिक स्रोतों का उपयोग करते हुए, रदरफोर्ड एक तोप का निर्माण करने में सक्षम था जो अल्फा कणों की एक धारा का उत्सर्जन करती थी। यह सीसे से बना एक डिब्बा था, जिसके अंदर एक रेडियोधर्मी पदार्थ था। तोप में एक भट्ठा था जिसके माध्यम से सभी अल्फा कण लीड स्क्रीन से टकराते थे। वे केवल स्लॉट के माध्यम से बाहर उड़ सकते थे। रेडियोधर्मी कणों के इस पुंज के रास्ते में और भी कई परदे आड़े आए।

उन्होंने पहले से निर्धारित दिशा से विचलित कणों को अलग कर दिया। एक सख्ती से केंद्रित लक्ष्य ने लक्ष्य को मारा। रदरफोर्ड ने लक्ष्य के रूप में सोने की पन्नी की एक पतली शीट का इस्तेमाल किया। कणों के इस शीट से टकराने के बाद, उन्होंने अपनी गति जारी रखी और अंततः फ्लोरोसेंट स्क्रीन से टकराई, जिसे इस लक्ष्य के पीछे स्थापित किया गया था। जब अल्फा कण इस स्क्रीन से टकराते थे, तो फ्लैश रिकॉर्ड किए जाते थे, जिससे वैज्ञानिक यह अंदाजा लगा सकते थे कि पन्नी से टकराते समय कितने कण मूल दिशा से विचलित होते हैं और इस विचलन का परिमाण क्या है।

पिछले अनुभवों से अंतर

स्कूली बच्चे और छात्र जो परमाणु की संरचना के परमाणु मॉडल का प्रस्ताव करने वालों में रुचि रखते हैं, उन्हें पता होना चाहिए कि रदरफोर्ड से पहले भौतिकी में इसी तरह के प्रयोग किए गए थे। उनका मुख्य विचार मूल प्रक्षेपवक्र से कणों के विचलन से परमाणु की संरचना के बारे में अधिक से अधिक जानकारी एकत्र करना था। इन सभी अध्ययनों से विज्ञान में एक निश्चित मात्रा में जानकारी का संचय हुआ, जिससे सबसे छोटे कणों की आंतरिक संरचना पर प्रतिबिंब पैदा हुआ।

पहले से ही 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, वैज्ञानिकों को पता था कि परमाणु में ऐसे इलेक्ट्रॉन होते हैं जिनका ऋणात्मक आवेश होता है। लेकिन अधिकांश शोधकर्ताओं के बीच, प्रचलित राय यह थी कि अंदर से परमाणु नकारात्मक रूप से आवेशित कणों से भरे ग्रिड की तरह होता है। इस तरह के प्रयोगों ने बहुत सारी जानकारी प्राप्त करना संभव बना दिया - उदाहरण के लिए, परमाणुओं के ज्यामितीय आयामों को निर्धारित करना।

प्रतिभाशाली अनुमान

रदरफोर्ड ने देखा कि उनके पूर्ववर्तियों में से किसी ने भी यह निर्धारित करने की कोशिश नहीं की थी कि क्या अल्फा कण अपने प्रक्षेपवक्र से बहुत बड़े कोणों पर विचलित हो सकते हैं। पुराने मॉडल, जिसे कभी-कभी वैज्ञानिकों के बीच "किशमिश का हलवा" कहा जाता है (क्योंकि इस मॉडल के अनुसार, परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को हलवा में किशमिश की तरह वितरित किया जाता है), बस परमाणु के अंदर घने संरचनात्मक घटकों के अस्तित्व की अनुमति नहीं देता था। किसी भी वैज्ञानिक ने इस विकल्प पर विचार करने की जहमत तक नहीं उठाई। शोधकर्ता ने अपने छात्र को स्थापना को इस तरह से फिर से सुसज्जित करने के लिए कहा कि प्रक्षेपवक्र से कणों के बड़े विचलन भी दर्ज किए गए - केवल ऐसी संभावना को बाहर करने के लिए। वैज्ञानिक और उनके छात्र दोनों के आश्चर्य की कल्पना करें जब यह पता चला कि कुछ कण 180 o के कोण पर उड़ते हैं।

एक परमाणु के अंदर क्या है?

हमने सीखा कि परमाणु की संरचना का परमाणु मॉडल किसने प्रस्तावित किया था और इस वैज्ञानिक का अनुभव क्या था। उस समय, रदरफोर्ड का प्रयोग एक वास्तविक सफलता थी। उन्हें यह निष्कर्ष निकालने के लिए मजबूर किया गया था कि परमाणु के अंदर, अधिकांश द्रव्यमान बहुत घने पदार्थ में घिरा हुआ है। परमाणु की संरचना के परमाणु मॉडल की योजना अत्यंत सरल है: अंदर एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया नाभिक है।

अन्य कण, जिन्हें इलेक्ट्रॉन कहा जाता है, इस नाभिक के चारों ओर चक्कर लगाते हैं। शेष परिमाण कम सघनता के कई क्रम हैं। एक परमाणु के अंदर इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था अराजक नहीं है - कणों को बढ़ती ऊर्जा के क्रम में व्यवस्थित किया जाता है। शोधकर्ता ने परमाणु के आंतरिक भागों को नाभिक कहा। वैज्ञानिक ने जिन नामों का परिचय दिया, वे अभी भी विज्ञान में उपयोग किए जाते हैं।

पाठ की तैयारी कैसे करें?

वे स्कूली बच्चे जो परमाणु की संरचना के परमाणु मॉडल का सुझाव देने वालों में रुचि रखते हैं, वे पाठ में अतिरिक्त ज्ञान दिखा सकते हैं। उदाहरण के लिए, आप बता सकते हैं कि कैसे रदरफोर्ड ने अपने प्रयोगों के लंबे समय बाद अपनी खोज के लिए एक सादृश्य देना पसंद किया। दक्षिण अफ्रीकी देश में विद्रोहियों के लिए हथियारों की तस्करी की जाती है, जो कपास की गांठों से घिरे होते हैं। यदि पूरी ट्रेन इन गांठों से भरी है तो सीमा शुल्क अधिकारी यह कैसे निर्धारित कर सकते हैं कि खतरनाक आपूर्तियाँ कहाँ हैं? सीमा शुल्क अधिकारी गांठों पर शूटिंग शुरू कर सकते हैं, और जहां गोलियां रिकोषेट होंगी, और एक हथियार है। रदरफोर्ड ने जोर देकर कहा कि इस तरह उनकी खोज की गई थी।

जो छात्र पाठ में इस विषय पर उत्तर देने की तैयारी कर रहे हैं, उन्हें निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर तैयार करने की सलाह दी जाती है:

1. परमाणु की संरचना का परमाणु मॉडल किसने प्रस्तावित किया था?

2. प्रयोग का क्या अर्थ था?

3. अन्य मॉडलों से परमाणु मॉडल का अंतर।

रदरफोर्ड के सिद्धांत का महत्व

रदरफोर्ड ने अपने प्रयोगों से जो क्रांतिकारी निष्कर्ष निकाले, उन्होंने उनके कई समकालीनों को इस मॉडल की वैधता पर संदेह किया। यहां तक ​​कि खुद रदरफोर्ड भी कोई अपवाद नहीं थे - उन्होंने खोज के दो साल बाद ही अपने शोध के परिणाम प्रकाशित किए। माइक्रोपार्टिकल्स कैसे चलते हैं, इस बारे में शास्त्रीय विचारों को आधार मानकर उन्होंने परमाणु की संरचना का एक परमाणु ग्रहीय मॉडल प्रस्तावित किया। सामान्य तौर पर, परमाणु में एक तटस्थ आवेश होता है। जैसे ग्रह सूर्य के चारों ओर चक्कर लगाते हैं, वैसे ही इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। यह आंदोलन कूलम्ब बलों के कारण होता है। फिलहाल, रदरफोर्ड के मॉडल में महत्वपूर्ण शोधन हुआ है, लेकिन वैज्ञानिक की खोज आज इसकी प्रासंगिकता नहीं खोती है।