PERRIN ATOMAIR MODEL: KENMERKEN, POSTULATEN - CHEMIE - 2025

Het atoommodel Perrin vergeleek de structuur van het atoom met een zonnestelsel waar planeten de negatieve ladingen zouden zijn en de zon een positieve lading zou zijn geconcentreerd in het midden van het atoom. In 1895 demonstreerde de prominente Franse fysicus de overdracht van negatieve ladingen door kathodestralen naar het oppervlak waarop ze raakten.

Hiermee werd de elektrische aard van kathodestralen gedemonstreerd en werd licht geworpen op de elektrische aard van het atoom, waarbij het werd opgevat als de kleinste en ondeelbare eenheid van materie. In 1901 suggereerde Jean Baptiste Perrin dat de aantrekkingskracht van negatieve ladingen rond het centrum (positieve lading) wordt tegengegaan door de kracht van traagheid.

Jean Baptiste Perrin

Dit model werd later aangevuld en geperfectioneerd door Ernest Rutherford, die beweerde dat alle positieve lading van het atoom zich in het midden van het atoom bevond en dat de elektronen eromheen cirkelden.

Dit model had echter enkele beperkingen die op dat moment niet konden worden verklaard, en het model werd als basis genomen door de Deense natuurkundige Niels Bohr om zijn model in 1913 voor te stellen.

Kenmerken van het atoommodel van Perrin

De meest opvallende kenmerken van het atomaire model van Perrin zijn als volgt:

- Het atoom bestaat uit een groot positief deeltje in het midden ervan, waarin het grootste deel van de atoommassa is geconcentreerd.

- Meerdere negatieve ladingen draaien rond deze geconcentreerde positieve lading die de totale elektrische lading compenseren.

Perrin's voorstel vergelijkt de atomaire structuur met een zonnestelsel, waar de geconcentreerde positieve lading de rol van de zon zou vervullen en de omringende elektronen de rol van de planeten.

Perrin was de pionier in het suggereren van de discontinue structuur van het atoom in 1895. Hij heeft echter nooit aangedrongen op het ontwerpen van een experiment dat zou helpen om deze opvatting te verifiëren.

Experiment

Als onderdeel van zijn doctoraatsopleiding diende Perrin tussen 1894 en 1897 als natuurkunde-assistent aan de École Normale Supérieure in Parijs.

Tegen die tijd had Perrin het meeste van zijn onderzoek ontwikkeld in het testen van de aard van kathodestralen; dat wil zeggen, als de kathodestralen elektrisch geladen deeltjes waren, of als ze de vorm van golven aannamen.

Kathodestralen

Het kathodestraal-experiment is ontstaan ​​uit onderzoek met Crookes-buizen, een constructie die in de jaren 1870 door de Engelse chemicus William Crookes is uitgevonden.

De Crookes-buis is gemaakt van een glazen buis die alleen gassen bevat. Deze configuratie heeft aan elk uiteinde een metalen onderdeel en elk onderdeel is verbonden met een externe spanningsbron.

Wanneer de buis wordt bekrachtigd, ioniseert de lucht erin en wordt het een geleider van elektriciteit en sluit het open circuit tussen de eindelektroden.

In de buis krijgen de gassen een fluorescerend uiterlijk, maar tot eind jaren 1890 waren wetenschappers niet duidelijk over de oorzaak van dit fenomeen.

Het was toen nog niet bekend of de fluorescentie het gevolg was van de circulatie van elementaire deeltjes in de buis, of dat de stralen de vorm aannamen van de golven die ze droegen.

Perrin's onderzoeken

In 1895 repliceerde Perrin de kathodestraalexperimenten door een ontladingsbuis aan te sluiten op een grotere lege container.

Bovendien plaatste Perrin een ondoordringbare wand voor gewone moleculen en repliceerde de configuratie van Crookes door een Faraday-kooi te plaatsen die zich in een beschermende kamer bevindt.

Als de stralen door de ondoordringbare wand voor gewone moleculen in de kooi van Faraday zouden gaan, zou automatisch worden aangetoond dat de kathodestralen waren samengesteld uit fundamenteel elektrisch geladen deeltjes.

Verificatie methode

Om dit te bevestigen, verbond Perrin een elektrometer nabij de ondoordringbare muur om de elektrische ladingen te meten die zouden worden geproduceerd wanneer kathodestralen daar zouden raken.

Bij het uitvoeren van het experiment werd aangetoond dat de impact van de kathodestralen tegen de ondoordringbare wand een kleine meting van negatieve lading in de elektrometer veroorzaakte.

Vervolgens heeft Perrin de stroom van kathodestralen afgebogen door het systeem te forceren door een elektrisch veld op te wekken, en de kathodestralen te dwingen de elektrometer te raken. Toen dat gebeurde, registreerde de meter een aanzienlijk hogere elektrische lading in vergelijking met het vorige record.

Dankzij Perrin's experimenten werd aangetoond dat kathodestralen bestaan ​​uit deeltjes met negatieve ladingen.

Later, in het begin van de twintigste eeuw, ontdekte JJ Thomson formeel het bestaan ​​van elektronen en hun relatie tussen lading en massa, gebaseerd op Perrin's onderzoek.

Postulaten

In 1904 verkondigde de Britse wetenschapper JJ Thomson zijn voorstel voor een atomair model, ook wel bekend als het pruimenpuddingmodel.

In dit model werd de positieve lading opgevat als een homogene massa en de negatieve ladingen zouden willekeurig over de positieve massa worden verspreid.

In de analogie zou de positieve lading de massa van de pudding zijn en zouden de negatieve ladingen worden vertegenwoordigd door de pruimen. Dit model werd in 1907 door Perrin weerlegd. In zijn voorstel geeft Perrin het volgende aan:

- De positieve lading wordt niet door de gehele atomaire structuur uitgezet. Het is eerder geconcentreerd in het midden van het atoom.

- Negatieve ladingen worden niet door het atoom verspreid. In plaats daarvan zijn ze geordend rond de positieve lading gerangschikt, naar de buitenrand van het atoom.

Beperkingen

Het atomaire model van Perrin heeft twee belangrijke beperkingen, die vervolgens werden overwonnen dankzij de bijdragen van Bohr (1913) en de kwantumfysica.

De belangrijkste beperkingen van dit voorstel zijn:

- Er is geen verklaring waarom de positieve lading geconcentreerd blijft in het midden van het atoom.

- De stabiliteit van de banen van negatieve ladingen rond het midden van het atoom wordt niet begrepen.

Volgens Maxwell's elektromagnetische wetten zouden negatieve ladingen spiraalbanen rond positieve ladingen beschrijven, totdat ze ermee in botsing kwamen.

Artikelen van belang

Het atomaire model van Schrödinger.

Atoommodel van De Broglie.

Chadwick's atomaire model.

Atoommodel van Heisenberg.

Thomson's atomaire model.

Het atomaire model van Dalton.

Atoommodel van Dirac Jordan.

Atoommodel van Democritus.

Bohr's atomaire model.

Referenties

1. Jean Perrin (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Hersteld van: britannica.com
2. Jean Baptiste Perrin (20014). Encyclopedia of World Biography. Hersteld van: encyclopedia.com
3. Kubbinga, H. (2013). Een eerbetoon aan Jean Perrin. © European Physical Society. Hersteld van: europhysicsnews.org
4. Atoommodel (sf). Havana Cuba. Hersteld van: ecured.cu
5. Perrin, J (1926). Onderbroken structuur van materie. Nobel Media AB. Hersteld van: nobelprize.org
6. Solbes, J., Silvestre, V. en Furió, C. (2010). De historische ontwikkeling van de atoom- en chemische bindingsmodellen en hun didactische implicaties. Universiteit van Valencia. Valencia Spanje. Hersteld van: ojs.uv.es