Планетарная модель атома все еще актуальна?

Когда я учился в школе, я узнал (от Демокрита), что атом похож на солнечную систему, где ядро ​​— это солнце, а электроны — это планеты. Конечно, есть некоторые отличия:

  • «Солнце» — это не единое целое, а совокупность протонов и нейтронов.

  • Две планеты могут иметь общую орбиту (что возможно и в Солнечной системе, но не в нашей Солнечной системе).

Эта модель еще актуальна? Вот мои проблемы с ним:

  • В «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман» Ричард Фейнман подразумевает, что электроны - это скорее теоретическая концепция, чем реальные объекты.

  • У меня проблемы с пониманием атомных связей (ионных и ковалентных) в этой модели.

  • У меня также есть проблемы с пониманием «прыжков по орбите» электронов в этой модели, а также с некоторыми другими вещами.

Есть ли лучшая модель для тех, кто изучает это впервые?

Во-первых, это не от Демокрита. Поскольку у нас нет оригинальных текстов, мы не знаем, были ли у него представления о какой-то «структуре» своих «атомов». Во-вторых, эта модель Бора никогда не была действительно «действительной» (по сегодняшним меркам), потому что в ней было больше недостатков, чем плюсов. Только после идей Де Бройля модель Бора завоевала некоторое уважение. И в остальном: вы когда-нибудь слышали о квантовой механике? Для химии лучше всего использовать уравнение Шрёдингера.
Это правильно в том смысле, что это геометрическое изображение, помогающее визуализировать его масштаб. Это неверно в том смысле, что все процессы, происходящие в этом масштабе, описываются квантовой теорией, которая совсем не похожа на гравитацию.
Почему у вас есть проблемы с пониманием ионной связи в этой модели?
кстати, это точно не Демокрит. Его атомы были безразмерны, структура имела некоторые внутренние свойства «ритмос, диатиг, троп». Атомы Эпикура имели мельчайшие размеры, и Коперник сравнивает размер атома с размером Солнечной системы, но не подразумевая ни сходства, ни субструктуры.

Ответы (3)

Да, модель актуальна как никогда, и нет лучших моделей для объяснения ее кому-то в первый раз (ИМХО).

Как указывает Георг, эта модель никогда не была математически обоснованной; просто невозможно перевести релятивистскую модель планетной системы на структуру атома. Если ожидается или предполагается, что аудитория будет использовать модель для количественных прогнозов, то планетарная модель совершенно бесполезна...

Однако от людей, которые впервые узнают об атомах, почти наверняка не ожидают использования модели для количественных предсказаний. Большинство школьных систем в США вводят понятие атомов в возрасте до 14 лет. Когда у вас есть, может быть, один час в день в течение нескольких дней, чтобы говорить об атомной структуре, просто невозможно больше говорить об этом предмете. деталь.

Планетарная модель не соответствует действительности и не дает достоверных предсказаний, но для 12-летнего ребенка, у которого есть некоторое представление о том, как вещи могут вращаться вокруг друг друга, планетарная модель, по крайней мере, дает некоторые из правильных идей. Это позволяет студенту визуализировать и различать ядро ​​и электроны [ядерная физика]; концептуализировать потерю, приобретение и совместное использование электронов [химия]; движение электронов вдоль материала [электричество и магнетизм]; и, в конечном итоге, испускание и поглощение фотонов [оптика].

Учитывая, что лишь очень небольшое число этих студентов продолжит изучение физики на более высоком уровне, преимущества, похоже, перевешивают недостатки. Это особенно верно, учитывая, что те, кто продолжает учиться больше, как правило, являются учениками, наиболее способными отказаться от старой модели.

Честно говоря, от модели можно получить даже больше, чем то, что я перечислил выше. На гораздо более глубоком уровне модель правильно подразумевает, что электроны занимают пространство, радиально более удаленное от центра, чем нейтроны и протоны; это расстояние имеет тенденцию увеличиваться с увеличением числа электронов; нейтроны и протоны не могут занимать одно и то же физическое пространство; и химические реакции более вероятны, чем ядерные. На качественном уровне модель не так уж и плоха.
Это означает, что модель полезна , как «лечебная ложь» Платона. Это не указывает на то, что он действителен . Я встретил профессора философии, которая бросила науку в старшей школе после того, как узнала, что ее прежние учителя солгали ей, используя эту планетарную модель... и она также не согласилась с Платоном...
Думаю, здесь я согласен с Джозефом: модель полезна , но недействительна . По крайней мере, начинать со слов «Да, эта модель так же действительна, как и прежде» — значит вводить в заблуждение (хотя я понимаю, что технически это утверждение можно считать верным).
И какая модель, которую вы тогда предлагаете, действительна? Возможны ли степени достоверности? Если вы требуете абсолютной корреляции между теорией и реальностью, стандартная модель физики элементарных частиц, безусловно, неверна. Был задан вопрос, является ли модель «все еще актуальной». Интерпретация слова «действительный», как вы предлагаете, сделает сам вопрос бессмысленным.
Все модели недействительны - некоторые модели полезны. Это в основном определение физики.

Модель очень неверна, и по всем причинам, которые вы упоминаете: химические связи необъяснимы в рамках этой модели и т. д. И по другим причинам, которые вы не упоминаете, но которые были понятны в то время: вращающаяся заряженная частица (например, в этой модели предполагается, что электрон) генерирует радиоволну так же, как это делают наши антенны, поэтому он теряет энергию и должен упасть на ядро ​​за доли секунды.

Педагогика не придумала более надежной модели, которая преуспела бы во всех вещах, которые, как правильно указывает г-н Редвайн, действительно передаются с помощью недействительной планетарной модели. Но, возможно, если мы попытаемся, что-то можно будет сделать с волновой моделью материи де Бройля или с шредингеровским (ранним, наивным и неверным) пониманием электронной волны. Такая модель более достоверна, даже если вы опустите все упоминания о вероятностях, поэтому она, возможно, не совсем достоверна, и я думаю, что с ней можно что-то сделать. Смотрите мой ответ на связанный вопрос.

Детали химических связей необъяснимы, но большая часть неорганической химии довольно хорошо предсказывается простым приобретением или потерей валентных электронов. Как модели идут, это довольно хорошее соотношение цены и качества!

Да, в некоторых случаях .

Спустя почти столетие после того, как датский физик Нильс Бор предложил свою планетоподобную модель атома водорода, группа физиков под руководством Университета Райса создала гигантские атомы миллиметрового размера, которые напоминают ее больше, чем любая другая экспериментальная реализация, достигнутая до сих пор.

Используя лазеры, исследователи возбудили атомы калия до чрезвычайно высоких уровней. Затем, используя тщательно подобранную серию коротких электрических импульсов, команда смогла собрать атомы в точную конфигурацию с одним точечным «локализованным» электроном, вращающимся далеко от ядра.

Поскольку электроны остаются локализованными на круговой орбите только в течение нескольких оборотов, они не являются атомами, поскольку они страдают нестабильностью, которая в первую очередь привела Бора к созданию квантовой теории: вращающаяся заряженная частица теряет энергию из-за электромагнитного излучения и не может оставаться на орбите. Так что, кхм, это не совсем орбита...
Планетарная модель атома все еще актуальна?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v