上一期,我們提到了真實比例的太陽系,想了解的童鞋,可以戳下面的文章鏈接:
除了太陽系的真實比例和我們想的不太一樣,原子結構也和我們想象中的很不同,那具體有什麼不同呢?我們這期就來好好說道說道:
一般人腦海中的原子結構
在很多人腦海裡原子的結構是這樣的:
這款是我們初中化學的常客,科學家盧瑟福提出來的,就是下面這位,
盧瑟福發現,原子核的質量佔原子總質量的99.95%以上,原子的質量幾乎都集中在原子核上了。而且他還用α粒子轟擊原子,結果發現,大部分粒子都穿過去了,只有少部分路徑發生改變。這說明啥?
原子幾乎是空心的!
當時在場的小夥伴都驚呆了....
所以,他根據實驗的結果,得出了,一套我們初中經常看到的模型。
可當時的人發現,在這個模型中,電子和原子核相互吸引,那電子不都得掉到原子核裡面去?
於是,他的學生模仿太陽系模型搞出2.0版本,
提出這款的是我們高中物理的常客尼爾斯·波爾,這款也被叫做行星模型。
他解決電子跌入原子核的方法就是,給電子加個軌道,要求每個電子都得在自己的軌道上玩耍,不準亂跑。這就和太陽系很相似了,有木有?
不過呢,我們要注意了,在科學圈裡有一條原則叫做:奧卡姆剃刀原理。
這個原理告訴我們一個道理:
如無必要勿增實體。
說白了就是,別老亂假設,能簡潔就簡潔點。
波爾的模型看起來不錯,但還是做了一些很不人道的假設,比如:軌道。電子幹嘛就得這麼痛苦,就只能佔一個軌道?憑啥?你這不是限制人家人身自由麼?
所以,有個人站出來了,他是波爾的徒弟,叫做海森堡。
他就反對他的老師,認為電子沒有軌道,並提出不確定性原理,說的就是電子其實是個浪子。無時無刻都在浪,你永遠不知道他這會在哪瀟灑。
你只能知道這一時刻,這個電子在這個位置浪的概率是多少。
所以實際上如果要畫出電子的軌跡不可能的,我們只有一張概率雲的圖。
在任意時刻,在這上面的任意一個點的位置上都有可能出現電子,很神奇有木有?
這就是量子世界。
原子的實際比例
這個原子模型經過師徒三代的洗禮,最後有個一副全新的模樣。
不過在確立一個合理的模型比例之前,我們還要先確定一下,原子、原子核、電子的實際大小。
這個問題其實也難道了很多科學家,科學家通過各種辦法和實驗最後也沒搞定原子核和電子的大小。電子究竟是一個幾何點還是佔據一定的體積,目前還無法得到結論。意思就是說電子到底多大根本就是測不出來,原子核也差不多是這麼個道理。
所以,科學家只能估摸著原子核和電子的尺度,很無奈有木有?
不過,還是有好消息的,原子的尺寸還是好確定的,如果說原子放大到一個足球場那麼大,
那原子核和電子也就差不多是球場上一隻小螞蟻的水平。
所以,和原子的大小相比起來,原子核和電子的大小几乎可以忽略不計。
這就和太陽系的感覺很像,原子核就好比中間的太陽,而電子就好比行星。太陽和行星們的大小和整個太陽系比起來,簡直就不值得一提。
太陽系空曠也就空曠了,但原子空曠問題可就大了,要知道原子和原子核不像很多人想的那樣是個球,實際上他們是沒有外殼作為分界線的,原子核中的質子和中子是因為強力被捆在一起,而不是被一層球形外殼包圍的。電子外面也沒有一層球形外殼包圍形成原子。
所以當兩個原子相互靠近時,如果原子是實心的也就還好,但這壓根就是空的,不就會互相滲透了,或者穿過對方?那為什麼我們坐在椅子上沒有掉下去?為什麼我們很好地站在地面上?
欲知後事如何,且聽下回分解。
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