„Atomelmélet” változatai közötti eltérés

a
apró kiegészítés, hivatkozások
a (linkjavítás AWB)
a (apró kiegészítés, hivatkozások)
Dalton az atomelmélettel magyarázta azt a jelenséget is, hogy a [[víz]] különböző gázokat eltérő mértékben tud megkötni – a [[szén-dioxid]] például sokkal jobban oldódik vízben, mint a [[nitrogén]].<ref name = "Dalton_1803_paper">Dalton, John. "[http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/dalton52.html On the Absorption of Gases by Water and Other Liquids]", in ''Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester''. 1803. Retrieved on August 29, 2007.</ref> Dalton hipotézise szerint ez a gázok eltérő tömegének és az azt felépítő részecskék összetettségének tulajdonítható. És valóban, a CO<sub>2</sub> molekulák jóval nagyobb méretűek és tömegűek a N<sub>2</sub> molekuláknál.
 
Dalton elmélete volt az is, hogy minden elem sajátos összetételű atomokból épül fel, és bár ezek kémiai úton nem változtathatók meg és nem pusztíthatók el, egymással kombinálhatók és ezzel bonyolultabb struktúrák hozhatók létre ([[vegyületekvegyület]]ek). Ez volt az első tudományos magyarázat az atomok létezésére, mivel Dalton minden következtetésére kísérletezéssel és vizsgálatokkal jutott.
 
[[Fájl:Daltons symbols.gif|right|thumb|Különféle atomok és molekulák, ahogy John Dalton 1808-as könyvében ábrázolta]]
1803-ban Dalton szóban mutatta be első listáját számos anyag [[atomtömeg|relatív atomtömegatomtömegéről]]éről. Az iratot 1805-ben publikálta, de nem vezette le pontosan számításainak menetét.<ref name = "Dalton_1803_paper"/> Azokat 1807-ben egy ismerőse, [[Thomas Thomson]] tárta fel ''A kémia szisztémája'' című könyvének harmadik kiadásában. Végül Dalton is leírta azokat teljes mértékben ''A kémiai filozófia egy új szisztémája'' c. könyvében 1808-ban és 1810-ben.
 
Az atomtömegeket Dalton az alkotott vegyületekben a tömegarányokhoz igazodva határozta meg, a [[hidrogén]]atomot véve egységnyinek. Azzal viszont nem számolt, hogy bizonyos elemek csak [[Molekula|molekulákban]] léteznek – pl. a tiszta [[oxigén]] kétatomos O<sub>2</sub> molekulákként fordul elő. Emellett tévesen azt gondolta, hogy egy adott vegyületben egyféle atom csak egyszer szerepelhet (a vizet HO-nak gondolta, nem H<sub>2</sub>O-nak).<ref>{{cite news|author=Johnson, Chris|url=http://www.bulldog.u-net.com/avogadro/avoga.html|title=Avogadro - his contribution to chemistry|accessdate=2009-08-01| archiveurl= https://web.archive.org/web/20090627064055/http://www.bulldog.u-net.com/avogadro/avoga.html| archivedate= 27 June 2009 <!--DASHBot-->| deadurl= no}}</ref> Felszerelésének kezdetlegessége mellett ez is ronthatott eredményeinek pontosságán. 1803-ban az oxigént 5,5-ször nehezebbnek mérte a hidrogénnél, mert a vízben 5,5 gramm oxigén jut 1 gramm hidrogénre a HO képlet alapján. 1806-ban jobb adatot mért, azt állította, hogy valójában 7-nek kell lennie, mintsem 5,5-nek, és ezt a tömeget vélte valósnak élete végéig. Mások akkoriban úgy mérték, hogy ha a hidrogén tömege 1, az oxigénének 8-nak kell lenni; bár akkor még mindenki a Dalton-féle HO képletet használta, nem is feltételezték a H<sub>2</sub>O lehetőségét.<ref name="Chemical Atomism in the Nineteenth Century">{{cite book|author=Alan J. Rocke |year=1984 |title=Chemical Atomism in the Nineteenth Century |publisher=Ohio State University Press |location=Columbus}}</ref>
{{bővebben|Brown-mozgás}}
[[Fájl:Brownian motion large.gif|200px|bélyegkép|jobbra|A vízmolekulák és a pollenszemcse ütközése eredményezi a pollen véletlenszerű mozgását.]]
1827-ben a brit botanikus [[Robert Brown (botanikus)|Robert Brown]] megfigyelte, hogy a [[pollen]]szemcsék a vízben össze-vissza ugrálnak bármi látszólagos ok nélkül. 1905-ben [[Albert Einstein]] gondolata az volt, hogy ezt a Brown-mozgást a pollenszemcsék és a vízmolekulák szüntelen ütközése okozza, és ezt egy hipotetikus matematikai modellel mintázta.<ref name="einstein">{{cite journal|last1=Einstein|first1=A.|title=Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen|journal=Annalen der Physik|volume=322|pages=549|year=1905|doi=10.1002/andp.19053220806|bibcode = 1905AnP...322..549E|issue=8 }}</ref> Ezt a modellt egy 1908-as kísérletében igazolta Jean Perrin francia fizikus, ezzel további bizonyítékot szolgáltatva a részecske- és az atomelméletre.
 
=== A szubatomi részecskék felfedezése ===
[[Fájl:JJ Thomson Cathode Ray 2 explained.svg|bélyegkép|jobbra|A katódsugarakat (kék) kibocsátja a katód, a rések sugárnyalábbá alakítják, majd meghajlik, ahogy két elektromosított lemez közt átmegy.]]
 
Egészen 1897-ig az atomokat gondolták a legkisebb létező részecskéknek, amikor is [[Joseph John Thomson|J.J. Thomson]] katódsugarakkal végzett kísérletei során felfedezte az [[elektron]]t.<ref name="thomson">{{cite journal|author=Thomson, J.J. |url=http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html |title=Cathode rays|journal=Philosophical Magazine|volume=44|page=293|year=1897 |format=[facsimile from Stephen Wright, Classical Scientific Papers, Physics (Mills and Boon, 1964)]|doi=10.1080/14786449708621070|issue=269}}</ref>
 
A Crookes-cső egy zárt üvegedény, melyben a két [[elektród]] [[vákuum]]mal van elválasztva egymástól. KatódsugarakHa keletkeznek,az haelektródákra [[elektromos feszültség|feszültséget]] megykapcsolnak, végigakkor azkatódsugarak elektródokonkeletkeznek, ezek pedig világító foltot hagynak, ahogy hozzáütköznek az üveghez a cső másik végén. Kísérleti úton Thomson rájött, hogy ezeket a sugarakat egy [[elektromos mező]] eltérítheti (a [[mágneses mező]]n kívül, mely akkor már ismert volt). Azt állította, hogy ezek a sugarak nagyon könnyű, negatív töltésű részecskékből állnak, melyeknek a "testecske" nevet adta (ezt később más tudósok átneveztéknevezték el elektronnak). Megállapította azt is, hogy ez a részecske mintegy 1800-szor kisebb a hidrogénnél, a legkisebb atomnál. Ezek a testecskék minden addig ismert részecskénél apróbbak voltak.
 
Thomson úgy vélte, hogy az atomok igenis felbonthatók, és a testecskék annak építőkövei.<ref name=Whittaker>{{citation|last=Whittaker|first= E. T.|title=A history of the theories of aether and electricity. Vol 1| publisher=Nelson, London |year=1951|url =https://archive.org/details/historyoftheorie00whitrich}}</ref> Az atomok elektromos semlegességét azzal magyarázta, hogy ezek a testecskék egy pozitív töltésű "masszában" vannak; ez volt az ún. mazsolás puding modell,<ref name="thomson2">{{cite journal|author=Thomson, J.J. |url=http://www.chemteam.info/Chem-History/Thomson-Structure-Atom.html|title=On the Structure of the Atom: an Investigation of the Stability and Periods of Oscillation of a number of Corpuscles arranged at equal intervals around the Circumference of a Circle; with Application of the Results to the Theory of Atomic Structure|journal=Philosophical Magazine|year= 1904|volume= 7|page=237|doi=10.1080/14786440409463107|issue=39}}</ref> mivel az elektronok úgy voltak beágyazódva a pozitív töltésbe, ahogy a mazsolák a [[karácsonyi puding]]ba (habár Thomson modelljében nem voltak helyhez kötve).
A Geiger-Marsden kísérletben Hans Geiger és Ernest Marsden (Rutherford rendelkezése alatt álló munkatársai) [[Alfa-részecske|alfa-részecskéket]] lőttek keresztül egy vékony fémlapon, majd fluoreszkáló képernyő használatával megvizsgálták azok elhajlását.<ref name="geiger">{{cite journal|author=Geiger, H|url=http://www.chemteam.info/Chem-History/Geiger-1910.html|title=The Scattering of the α-Particles by Matter|journal=Proceedings of the Royal Society|year= 1910|volume= A 83|pages= 492–504}}</ref> Az elektronok kis tömegéből, az alfa-részecskék nagy lendületéből és a mazsolás puding modellben kis koncentrációt képviselő pozitív töltésből arra következtettek, hogy a részecskék mindegyike áthatol a fémlapon csekély elhajlással. Meglepődésükre az alfa-részecskék egy része igen jelentős elhajlást mutatott. Rutherford arra következtetett, hogy az atom összes pozitív töltésének egy parányi térfogatrészben kell összpontosulnia, hogy olyan elektromos teret hozhasson létre, mely ilyen erősen elhajlítja az alfa-sugarakat.<ref name="rutherford">{{cite journal|author=Rutherford, Ernest|title=The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom|journal=Philosophical Magazine|year=1911|volume=21|page=669|url=http://www.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Rutherford%20(1911),%20Structure%20atom%20.pdf|bibcode=2012PMag...92..379R|doi=10.1080/14786435.2011.617037|issue=4}}</ref>
 
Ennek hatására indítványozta Rutherford a bolygószerű atommodelljét, (ez az ún. [[Rutherford-kísérlet|Rutherford-féle atommodell]] melyben az elektronok a pozitív töltést hordozó pici atommag körül keringenek.
 
=== Első lépések az atom kvantumfizikai modellje felé ===
 
[[Fájl:Bohr atom animation 2.gif|thumb|right|Az atom Bohr-modellje]]
A kvantumelmélet forradalmasította a fizikát a 20. század elején, amikor [[Max Planck]] és [[Albert Einstein]] azt feltételezte, hogy a fényenergiát [[kvantum]]oknak nevezett mennyiségekben bocsátják ki vagy nyelik el az anyagok. [[Niels Bohr]] ezt az elméletet építette be saját atommodelljébe (ez az ún. [[Bohr-féle atommodell]]), melyben az elektron csak bizonyos pályákon keringhet az atommag körül, meghatározott [[perdület]]tel és energiával, az atommagtól pedig energiájától függően különböző távolságokban lehet.<ref name="NBohr">{{cite journal|author=Bohr, Niels|title=On the constitution of atoms and molecules|url=http://www.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Bohr_1913.pdf|journal=Philosophical Magazine|year=1913|volume=26|pages=476–502|doi=10.1080/14786441308634993|issue=153 }}</ref> Ebben a modellben az elektron nem közeledhet a mag felé, mert folyamatosan nem veszíthet energiát; ehelyett csak hirtelen "kvantumugrásokat" tehet a meghatározott energiaszintek között.<ref name="NBohr"/> Mikor ez megtörténik, a fény az energiaváltozás mértéktől függő [[Frekvencia|frekvencián]] bocsátódik ki vagy nyelődik el.<ref name="NBohr"/>
 
A Bohr-modell sem volt tökéletes, csak a hidrogén színképvonalait tudta megjósolni, a több elektronnal bíró atomokét nem. Még rosszabb volt, hogy a spektográfiás technológia fejlődésével a hidrogénnek több színképvonalát figyelték meg, melyeket már a Bohr-modell sem tudott megmagyarázni. 1916-ban [[Arnold Sommerfeld]] ellipszis alakú pályákat adott a modellhez, ezzel magyarázta az extra emissziós vonalakat, de ezzel nagyon nehezen használható lett az atommodell, és a bonyolultabb atomok szerkezete még mindig nem lett kiderítve.
 
=== Az izotópok felfedezése ===