Atommodell von Perrin Eigenschaften, Experiment, Postulate

Die Atommodell von Perrin Er verglich die Struktur des Atoms mit einem Sonnensystem, in dem die Planeten die negativen Ladungen wären und die Sonne eine positive Ladung wäre, die im Zentrum des Atoms konzentriert wäre. Im Jahr 1895 demonstrierte der herausragende französische Physiker die Übertragung negativer Ladungen durch Kathodenstrahlen auf die Oberfläche, auf die sie einwirken.

Dies zeigte die elektrische Natur der Kathodenstrahlen und beleuchtete die elektrische Natur des Atoms, indem es es als die kleinste und unteilbare Einheit der Materie verstand. 1901 schlug Jean Baptiste Perrin vor, der Anziehung der negativen Ladungen, die das Zentrum umgeben (positive Ladung), durch die Trägheitskraft entgegenzuwirken.

Dieses Modell wurde später von Ernest Rutherford ergänzt und perfektioniert, der behauptete, dass sich die gesamte positive Ladung des Atoms in der Mitte des Atoms befand und dass die Elektronen umkreisten.

Dieses Modell hatte jedoch einige Einschränkungen, die zu der Zeit nicht erklärt werden konnten, und das Modell wurde von dem dänischen Physiker Niels Bohr vorgeschlagen, um sein Modell im Jahre 1913 vorzuschlagen.

Index

• 1 Eigenschaften von Perrins Atommodell
• 2 Experiment
  • 2.1 Kathodenstrahlen
  • 2.2 Perrins Untersuchungen
  • 2.3 Verifizierungsmethode
• 3 Postulate
• 4 Einschränkungen
• 5 Artikel von Interesse
• 6 Referenzen

Eigenschaften von Perrins Atommodell

Die herausragendsten Eigenschaften von Perrins Atommodell sind folgende:

- Das Atom besteht aus einem großen positiven Teilchen in seinem Zentrum, in dem der größte Teil der atomaren Masse 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, wo die konzentrierte positive Ladung die Funktion der Sonne erfüllen würde und die umgebenden Elektronen die Rolle der Planeten erfüllen würden.

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

Experiment

Im Rahmen ihrer Promotion arbeitete Perrin zwischen 1894 und 1897 als Assistentin für Physik an der Ecole Normale Supérieure de Paris.

Bis dahin entwickelte Perrin den größten Teil seiner Forschung in der Überprüfung der Natur der Kathodenstrahlen; das heißt, wenn die Kathodenstrahlen elektrisch geladene Teilchen waren oder wenn sie die Form der Wellen annahmen.

Kathodenstrahlen

Das Experiment mit Kathodenstrahlen tritt bei Untersuchungen mit Crookes-Röhren auf, einer Struktur, die der englische Chemiker William Crookes in den 1870er Jahren erfunden hat.

Die Röhre von Crookes besteht aus einer Glasröhre, die nur Gase in ihrem Inneren enthält. Diese Konfiguration hat einen Metallteil an jedem Ende und jedes Teil ist mit einer externen Spannungsquelle verbunden.

Wenn das Rohr erregt wird, wird die Luft darin ionisiert und folglich wird es ein elektrischer Leiter und schließt den offenen Stromkreis zwischen den Elektroden an den Enden.

Im Inneren der Röhre nehmen die Gase einen fluoreszierenden Aspekt an, aber bis Ende der 1890er Jahre waren sich die Wissenschaftler nicht sicher über die Ursache dieses Phänomens.

Bis dahin war es unbekannt, ob die Fluoreszenz auf die Zirkulation von Elementarteilchen innerhalb der Röhre zurückzuführen war oder ob die Strahlen die Form der Wellen hatten, die sie transportierten.

Perrins Untersuchungen

Im Jahr 1895 replizierte Perrin die Kathodenstrahl-Experimente, indem er eine Entladungsröhre mit einem größeren leeren Behälter verband.

Darüber hinaus platzierte Perrin eine wasserdichte Wand für gewöhnliche Moleküle und replizierte die Konfiguration von Crookes, indem er einen Faraday-Käfig in einer Schutzkammer platzierte.

Wenn die Strahlen durch die undurchlässige Wand für gewöhnliche Moleküle innerhalb des Käfigs von Faraday geführt würden, würde es automatisch gezeigt, dass die Kathodenstrahlen aus fundamentalen elektrisch geladenen Teilchen zusammengesetzt waren.

Bestätigungsmethode

Um dies zu untermauern, verband Perrin ein Elektrometer in der Nähe der wasserdichten Wand, um die elektrischen Ladungen zu messen, die auftreten würden, wenn Kathodenstrahlen dort auftreffen würden.

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

Anschließend lenkt Perrin den Strom der Kathodenstrahlen um, indem er das System durch die Induktion eines elektrischen Feldes zwingt und die Kathodenstrahlen gegen das Elektrometer drückt. Als das passierte, registrierte das Messgerät eine wesentlich höhere elektrische Ladung im Vergleich zu dem vorherigen Datensatz.

Dank der Experimente von Perrin wurde gezeigt, dass die Kathodenstrahlen aus Teilchen mit negativen Ladungen bestehen.

Später, zu Beginn des 20. Jahrhunderts, J. J.Thomson entdeckte formal die Existenz von Elektronen und ihre Ladung-Masse-Beziehung, basierend auf Perrins Forschung.

Postulate

Im Jahr 1904 der britische Wissenschaftler J.J. Thomson verkündete seinen Vorschlag für ein atomares Modell, das auch als Plumpudding-Modell bekannt ist.

In diesem Modell wurde die positive Ladung als eine homogene Masse verstanden und die negativen Ladungen würden zufällig über die positive Masse verteilt sein.

In der Analogie wäre die positive Ladung die Masse des Puddings und die negativen Ladungen würden durch die Pflaumen repräsentiert. Dieses Modell wurde 1907 von Perrin widerlegt. In seinem Vorschlag gibt Perrin folgendes an:

- Die positive Ladung wird nicht durch die gesamte Atomstruktur ausgedehnt. Im Gegenteil, es konzentriert sich im Zentrum des Atoms.

- Negative Ladungen werden nicht durch das Atom verteilt. Stattdessen werden sie geordnet um die positive Ladung in Richtung des äußeren Rands des Atoms angeordnet.

Einschränkungen

Perrin Atommodell hat zwei wesentliche Einschränkungen, die anschließend dank der Beiträge von Bohr (1913) und der Quantenphysik zu überwinden.

Die wichtigsten Einschränkungen dieses Vorschlags sind:

- Es gibt keine Erklärung dafür, warum die positive Ladung in der Mitte des Atoms konzentriert bleibt.

- Die Stabilität der Bahnen der negativen Ladungen um das Zentrum des Atoms wird nicht verstanden.

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

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Referenzen

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2. Jean Baptiste Perrin (20014). Enzyklopädie der Weltbiographie. Von: encyclopedia.com
3. Kubbinga, H. (2013). Eine Hommage an Jean Perrin. © Europäische Physikalische Gesellschaft. Von: europhysicsnews.org
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