Eredu atomikoak

Thomson-en eredu atomikoa (Fisikako Nobel Saria 1906an)

J. J. Thomsonek uste zuen atomoen masa elektroiena baino askoz ere handiagoa denez, karga positiboak askoz ere espazio zabalogoa hartuko zuen. Beraz, Thomsonen ustez, atomoak karga positibodun masa handi baten antzeko zerbait izan behar zuen, eta hartan txertatuta, elektroiak egongo ziren. Elektroien karga negatiboak karga positiboa konpentsatuko zuen, eta horren ondorioz, atomoa neutroa izango zen.

Rutherford-en eredu atomikoa (Kimikako Nobel Saria 1908an)

Thomsonen eredua zuzena zen ala ez aztertzeko, Hans Geiger eta Ernest Marsden zientzilariel, Ernest Rutherforden laguntzaileek, esperimentu bat diseinatu zuten, garai hartako erradioaktibitateari buruzko aurkikuntzak erabiliz. [Erradioaktibitatea]

Urrezko xaflaren esperimentua. Berunezko bloke baten barnean zulo bat egin zuten eta zuloan alfa izpiak sortzen zituen material erradioaktiboa (uranio-minerala, esaterako) jarri zuten. Material horrek igorritako alfa partikulak urrezko xafla mehe baten kontra igorri zituen eta xaflarekin talka egin ostean zer ibilbide egiten zuten jakiteko, argazki-film bat jarri zuen xaflaren inguruan. Partikula batzuk urrezko xaflara iristea lortu zuen (irteerako zuloaren norabidean ez zihoazten izpiak berunak xurgatzen zituen) eta ondokoa behatu zuten:

Elektroiak nukleoaren inguruan biraka dabiltza, nukleotik edozein distantziara dauden orbitak deskribatuz (distantzia handira, atomoaren tamainarekin alderatuta). Zati horri azal elektroniko deritzo. Nukleoak karga elektriko positiboa du eta bertan biltzen da atomoaren masa guztia. Bertan daude, beraz, neutroiak eta protoiak.

Rutherforden ereduaren bidez erabat azaldu zuten urrezko xaflaren esperimentua:

• • Partikula gutxi batzuk nukleotik gertu igarotzen dira eta desbideratu egiten dira. Beraz, urrezko xaflako atomoek elkarren artean hutsune handiak izan behar dira.

  • Urrezko xaflara iristen diren alfa partikula gehienak ez dira desbideratzen xafla zeharkatu ostean, ez baitute inolako oztoporik aurkitzen.

  • Partikula gutxi batzuek soilik egiten dute talka nukleoarekin. Errebotatu eta atzera egiten dute. Beraz, atomoaren masa guztia biltzen zen zati txiki-txiki batean jotzen zuten, NUKLEOA.

Bohr-en eredu atomikoa (Fisikako Nobel Saria 1922an)

Niels Bohr daniar zientzilariak zenbait ikerketa egin zituen eta haietatik ondorioztatu zuen azaleko elektroiak nukleoaren inguruan orbita zirkular jakin batzuetan soilik biratzen direla. Horrela, atomoan, elektroiak geruzatan antolatzen dira eta geruza bakoitzean energia kantitate jakin bat dute; horregatik, geruzei energia-mailak deritze (n letrarekin adierazten dira). Beraz, elektroiak energia-maila jakin batzuetan baino ez dira biratzen. Ezaugarri horri kuantizatuta egotea deritzo.

Bohr-en ereduaren arabera:

• Elektroiak zenbait energia-mailatan (n) kokatzen dira atomoaren nukleoaren inguruan biraka, orbita zirkularrak deskribatuz.

• Nukleotik hurbilen dagoen energia-maila (n=1) energia txikienekoa da; kanpoalderantz, energia handituz doa.

• Elektroiak, energia txikieneko mailan hasi (n=1) eta energia handieneko mailak betetzen doaz.

• Energia-maila bakoitzean elektroi kopuru zehatza sartzen da: lehenengoan 2, bigarrenean 8, hirugarrenean 18, laugarrenean 32… Energia-maila bakoitzeko elektroi kopurua 2n² da.

Konfigurazio elektronikoa

Geroago, Bohr-en ikaslea zen Arnold Sommerfeld fisikari alemaniarrak pentsatu zuen energia-maila bakoitza energia berdintsuko zenbait azpimailatan banatuta zegoela.

Azpimailak s, p, d eta f letrez adierazten dira eta azpimaila bakoitzak elektroi-kopuru jakin bat har zezakeen gehienez: s azpimailak 2 elektroi, p azpimailak 6 elektroi, d azpimailak 10 elektroi, f azpimailak 14 elektroi. Beraien energia segida honetan handitzen da: s ->p -> d -> f.

Maila bakoitzak bere zenbakiak adierazi adina azpimaila ditu:

n=1 mailak azpimaila bakarra du: 1s azpimaila

n=2 mailak bi azpimaila ditu: 2s eta 2p azpimailak

n=3 mailak hiru azpimaila ditu: 3s, 3p eta 3d azpimailak

n=4 mailak lau azpimaila ditu: 4s, 4p, 4d eta 4f azpimailak

Elektroiak ordenatuta kokatzen dira mailatan eta azpimailatan, nukleotik hurbilen daudenetik hasita (energia gutxienekoa), maila bakoitza osatu arte, ondoko energia diagramaren arabera:

Diagraman ikusten denez, 4s azpimailaren energia txikiagoa da 3d azpimailarena baino. Beraz, 3d lehenago betetzen da 4s baino. Eta antzekoa gertatzen da energia handiagoko mailetan.

Energia-ordenaren arabera, atomo baten elektroiak mailatan eta azpimailatan antolatzeari konfigurazio elektronikoa deritzo. Eta edozein atomoren konfigurazio elektronikoa idazteko ondoko eskema erabiltzen da Möller-en diagrama: