Atomteori

Demokritos' atomteori

Demokrit mente, at hvis man skærer noget over på midten igen og igen, bliver man til sidst nødt til at stoppe. Han sagde, at dette sidste stykke stof ikke kunne skæres mindre. Demokrit kaldte disse små stykker stof for atomer, hvilket betyder "udelelige". Han mente, at atomerne ville vare evigt, aldrig forandre sig og ikke kunne ødelægges. Demokrit mente, at der ikke var noget mellem atomerne, og at alt omkring os kunne forklares, hvis vi kunne forstå, hvordan atomerne fungerede.

Nogle andre filosoffer var enige, og andre var uenige. De havde ingen mulighed for at eksperimentere for at vise, om hans teori var sand eller ej.

Boscovich's atomteori

I 1758 beskrev Roger Joseph Boscovich en forløber for atomteorien.

Daltons atomteori

I 1803 omarbejdede den engelske videnskabsmand John Dalton, født i Cumberland, Demokritos' teori på følgende måde:

1. Alt stof består af atomer.
2. At atomerne er udelelige og usynlige partikler.
3. At atomer af det samme grundstof er af samme type og masse.
4. De atomer, der indgår i kemiske forbindelser, er til stede i bestemte proportioner.
5. Kemiske ændringer svarer til en omorganisering af de atomer, der deltager i den kemiske reaktion.

Dalton definerede atomet som den grundlæggende enhed i et grundstof, der kan deltage i en kemisk kombination.

Thomsons atommodel

I 1850 konstruerede Sir William Crookes et "udladningsrør", dvs. et glasrør uden luft og med metalelektroder i enderne, der er forbundet til en højspændingskilde. Når man skaber vakuum i røret, kan man se en lysudladning, der går fra katoden (negativt ladet elektrode) til anoden (positivt ladet elektrode). Crookes gav emissionen navnet "katodestråler".

Efter katodestråleeksperimenterne fastslog Sir Joseph John Thomson, at den udsendte stråle blev dannet af negative ladninger, fordi de blev tiltrukket af den positive pol. Thomson vidste, at atomerne var elektrisk neutrale, men han fastslog, at for at dette kunne ske, skulle et atom have samme mængde negative og positive ladninger. De negative ladninger blev kaldt elektroner (e-).

I overensstemmelse med de antagelser, der blev opstillet om atomernes neutrale ladning, foreslog Thomson den første atommodel, der blev beskrevet som en positivt ladet kugle, hvori elektronerne var indlejret (med negative ladninger). Den er kendt som plum pudding-modellen.

I 1906 fastslog Robert Millikan, at elektronerne havde en Coulomb-ladning (C) på -1,6 * 10⁻¹⁹, hvilket gjorde det muligt at beregne deres masse som lille, svarende til 9,109 * 10 ⁻³¹kg.

Samtidig kunne Eugene Goldstein i 1886 ved hjælp af eksperimenter med katodeudladningsrør fastslå, at de positive ladninger havde en masse på 1,6726 * 10⁻²⁷ kg og en elektrisk ladning på +1,6 * 10 C⁻¹⁹. Lord Ernest Rutherford gav senere disse positivt ladede partikler navnet protoner.

Skematisk fremstilling af Thomson-modellen.

Rutherfords atommodel

I 1910 fremsatte den newzealandske fysiker Ernest Rutherford den idé, at atomets positive ladninger hovedsageligt findes i atomets centrum, i atomkernen, og elektronerne (e-) omkring den.

Rutherford viste dette, da han brugte en alfastrålingskilde (fra helium) til at ramme de meget tynde guldplader, der var omgivet af en lampeskærm af zinksulfid, som producerede synligt lys, når de blev ramt af alfastråling. Dette forsøg blev kaldt Geiger-Marsden-forsøget eller Guldfolie-forsøget.

På dette tidspunkt var de vigtigste elementer i atomet klar, og man opdagede også, at atomer af et grundstof kan forekomme i isotoper. Isotoper varierer med hensyn til antallet af neutroner i kernen. Selv om denne model var velforstået, har den moderne fysik udviklet sig yderligere, og de nuværende idéer kan ikke gøres let forståelige. Nogle ideer om nutidens atomfysik kan findes i linkene i tabellen nedenfor.

Atomeksperiment af Lord Ernest Rutherford

Moderne fysik

Atomer er ikke elementarpartikler, fordi de er lavet af subatomare partikler som protoner og neutroner. Protoner og neutroner er heller ikke elementarpartikler, fordi de består af endnu mindre partikler kaldet kvarker, der er forbundet med andre partikler kaldet gluoner (fordi de "limer" kvarkerne sammen i atomet). Kvarker er elementære partikler, fordi kvarker ikke kan opdeles yderligere.