PERRIN-ATOMMODELL: EIGENSCHAFTEN, POSTULATE - CHEMIE - 2024

Das Atommodell Perrin verglich die Struktur des Atoms mit einem Sonnensystem, bei dem Planeten die negativen Ladungen und die Sonne eine positive Ladung im Zentrum des Atoms sind. 1895 demonstrierte der bekannte französische Physiker die Übertragung negativer Ladungen durch Kathodenstrahlen auf die Oberfläche, auf die sie treffen.

Damit wurde die elektrische Natur von Kathodenstrahlen demonstriert und die elektrische Natur des Atoms beleuchtet, wobei es als kleinste und unteilbare Einheit der Materie verstanden wurde. 1901 schlug Jean Baptiste Perrin vor, der Anziehung negativer Ladungen, die das Zentrum umgeben (positive Ladung), durch die Trägheitskraft entgegenzuwirken.

Jean Baptiste Perrin

Dieses Modell wurde später von Ernest Rutherford ergänzt und perfektioniert, der behauptete, dass sich die gesamte positive Ladung des Atoms im Zentrum des Atoms befand und dass die Elektronen um sie herum kreisten.

Dieses Modell hatte jedoch einige Einschränkungen, die zu diesem Zeitpunkt nicht erklärt werden konnten, und das Modell wurde vom dänischen Physiker Niels Bohr als Grundlage genommen, um sein Modell 1913 vorzuschlagen.

Eigenschaften des Perrin-Atommodells

Die hervorstechenden Merkmale von Perrins Atommodell sind wie folgt:

- Das Atom besteht aus einem großen positiven Teilchen in der Mitte, in dem der größte Teil der Atommasse konzentriert ist.

- Um diese konzentrierte positive Ladung kreisen mehrere negative Ladungen, die die gesamte elektrische Ladung kompensieren.

Perrins Vorschlag vergleicht die Atomstruktur mit einem Sonnensystem, bei dem die konzentrierte positive Ladung die Rolle der Sonne und die umgebenden Elektronen die Rolle der Planeten erfüllen würden.

Perrin war der Pionier, der 1895 die diskontinuierliche Struktur des Atoms vorschlug. Er bestand jedoch nie darauf, ein Experiment zu entwerfen, das helfen würde, diese Konzeption zu verifizieren.

Experiment

Im Rahmen seiner Doktorandenausbildung war Perrin zwischen 1894 und 1897 als Physikassistent an der École Normale Supérieure in Paris tätig.

Bis dahin entwickelte Perrin den größten Teil seiner Forschung zum Testen der Natur von Kathodenstrahlen; das heißt, wenn die Kathodenstrahlen elektrisch geladene Teilchen waren oder wenn sie die Form von Wellen hatten.

Kathodenstrahlen

Das Kathodenstrahl-Experiment entstand aus der Forschung mit Crookes-Röhren, einer Struktur, die der englische Chemiker William Crookes in den 1870er Jahren erfunden hatte.

Das Crookes-Rohr besteht aus einem Glasrohr, das nur Gase enthält. Diese Konfiguration hat an jedem Ende ein Metallstück und jedes Stück ist mit einer externen Spannungsquelle verbunden.

Wenn die Röhre erregt wird, ionisiert die Luft in ihr und folglich wird sie ein elektrischer Leiter und schließt den offenen Stromkreis zwischen den Elektroden an den Enden.

Im Inneren der Röhre nehmen die Gase ein fluoreszierendes Aussehen an, aber bis Ende der 1890er Jahre waren sich die Wissenschaftler der Ursache dieses Phänomens nicht bewusst.

Zu diesem Zeitpunkt war nicht bekannt, ob die Fluoreszenz auf die Zirkulation von Elementarteilchen in der Röhre zurückzuführen war oder ob die Strahlen die Form der Wellen annahmen, die sie trugen.

Perrins Untersuchungen

1895 wiederholte Perrin die Kathodenstrahlversuche, indem er eine Entladungsröhre mit einem größeren leeren Behälter verband.

Zusätzlich platzierte Perrin eine undurchlässige Wand für gewöhnliche Moleküle und replizierte die Konfiguration von Crookes, indem er einen Faradayschen Käfig platzierte, der in einer Schutzkammer enthalten war.

Wenn die Strahlen für gewöhnliche Moleküle im Faradayschen Käfig durch die undurchlässige Wand gingen, würde automatisch gezeigt, dass die Kathodenstrahlen aus elektrisch geladenen Grundpartikeln bestehen.

Verifikationsverfahren

Um dies zu bestätigen, schloss Perrin ein Elektrometer in der Nähe der undurchlässigen Wand an, um die elektrischen Ladungen zu messen, die beim Auftreffen von Kathodenstrahlen entstehen würden.

Bei der Durchführung des Experiments wurde nachgewiesen, dass der Aufprall der Kathodenstrahlen auf die undurchlässige Wand eine kleine Messung der negativen Ladung im Elektrometer induzierte.

Anschließend lenkte Perrin den Kathodenstrahlfluss ab, indem er das System durch Induzieren eines elektrischen Feldes zwang, und zwang die Kathodenstrahlen, auf das Elektrometer zu treffen. In diesem Fall registrierte das Messgerät eine erheblich höhere elektrische Ladung als im vorherigen Datensatz.

Dank Perrins Experimenten konnte gezeigt werden, dass Kathodenstrahlen aus Partikeln mit negativen Ladungen bestehen.

Später, im frühen zwanzigsten Jahrhundert, entdeckte JJ Thomson auf der Grundlage von Perrins Forschungen formell die Existenz von Elektronen und ihre Ladung-Masse-Beziehung.

Postulate

1904 machte der britische Wissenschaftler JJ Thomson seinen Vorschlag für ein Atommodell, das auch als Pflaumenpuddingmodell bekannt ist.

In diesem Modell wurde die positive Ladung als homogene Masse verstanden und die negativen Ladungen würden zufällig auf der positiven Masse verteilt.

In der Analogie wäre die positive Ladung die Masse des Puddings, und die negativen Ladungen würden durch die Pflaumen dargestellt. Dieses Modell wurde 1907 von Perrin widerlegt. In seinem Vorschlag weist Perrin auf Folgendes hin:

- Die positive Ladung wird nicht über die gesamte Atomstruktur ausgedehnt. Es ist vielmehr im Zentrum des Atoms konzentriert.

- Negative Ladungen sind nicht im gesamten Atom verteilt. Stattdessen sind sie geordnet um die positive Ladung herum zum äußeren Rand des Atoms angeordnet.

Einschränkungen

Perrins Atommodell weist zwei Hauptbeschränkungen auf, die später dank der Beiträge von Bohr (1913) und der Quantenphysik überwunden wurden.

Die wichtigsten Einschränkungen dieses Vorschlags sind:

- Es gibt keine Erklärung dafür, warum die positive Ladung im Zentrum des Atoms konzentriert bleibt.

- Die Stabilität der Bahnen negativer Ladungen um das Atomzentrum ist nicht bekannt.

Nach den elektromagnetischen Gesetzen von Maxwell würden negative Ladungen Spiralbahnen um positive Ladungen beschreiben, bis sie mit ihnen kollidieren.

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Verweise

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