1800-luvulta lähtien on pontevasti selvitetty atomin rakennetta. John Dalton huomasi 1804, että tietty kemiallinen yhdiste sisältää aina samoja alkuaineita samoissa massasuhteissa. Dalton päätteli, että kukin alkuaine koostuu atomeista, jotka ovat keskenään samanlaisia ja jakamattomia.
Vuonna 1897 Joseph Thomson keksi elektronin ja esitti 1904 ensimmäisen nimeään kantavan atomimallin: Siinä elektronit sisältyvät kimmoisaan atomiin kuin rusinat pullassa.
1800-luvun lopussa löydettiin alfa-säteily (Helium-atomin ytimiä), jota Ernest Rutherford käytti menestyksellisesti atomin rakennetutkimuksiin pommittamalla niillä kultalehtiä. Hänen sirontakokeensa osoittivat Thomsonin mallin puutteelliseksi. Hänen mukaansa atomilla oli positiivinen ydin ja sitä ympäröivä elektroniverho. Hänen mallinsa vuodelta 1911 ei kuitenkaan kyennyt selittämään jo aiemmin löydettyjä atomien spektrejä. Samoin keskeisliikkeessä olevat elektronit kiihtyvässä liikkeessä lähettäisivät säteilyä, mikä vähentäisi niiden energiaa ja näin ne lopulta päätyisivät pitkin spiraalirataa atomin ytimeen. Asiaa paranneltiin asettamalla elektronit seisovaan aaltoliikkeeseen atomin ympärille, jolloin ne eivät menetä energiaa. Sallitut mahdolliset radat olivat de Broglie –aallonpituuden monikertoja.
Vuonna 1913 tanskalainen Niels Bohr esitti vetyatomimallinsa, jossa elektroni kiertää ydintä ympyrärataa pitkin. Atomi voi olla vain tietyissä tiloissa, jotka määräytyvät sen mukaan, mitä sallittua rataa elektroni kiertää. Atomi ei säteile, vaikka elektronit ovatkin keskeisliikkeessä.
Alla olevissa linkeissä voit tutustua lähemmin tähän ja edellä esitettyihin malleihin.
Kvanttimekaanisen mallin lähtökohtana on de Broglie –aaltoteoria. Sen mukaan Bohrin atomimallin mukaisen elektronin radan tulee olla de Broglie -aallon monikerta. Sallitulla radalla elektroni on seisovassa aaltoliikkeessä eikä näin säteile energiaa ympäristöönsä. Kvanttimekaanisen teorian mukaan kuitenkaan tarkka radan tuntemus ei ole tärkeää. Riittää, kun tiedetään, millä todennäköisyydellä elektroni on jossain ytimen ympäristössä. Itävaltalainen Ervin Schrödinger loi tämän pohjalta aaltoyhtälön, jolla kyetään mittaustarkkuuden rajoissa kuvaamaan atomin käyttäytyminen. Tutustu asiaan tarkemmin alla olevien linkkien avulla.
|