上一期,我们提到了真实比例的太阳系,想了解的童鞋,可以戳下面的文章链接:
除了太阳系的真实比例和我们想的不太一样,原子结构也和我们想象中的很不同,那具体有什么不同呢?我们这期就来好好说道说道:
一般人脑海中的原子结构
在很多人脑海里原子的结构是这样的:
这款是我们初中化学的常客,科学家卢瑟福提出来的,就是下面这位,
卢瑟福发现,原子核的质量占原子总质量的99.95%以上,原子的质量几乎都集中在原子核上了。而且他还用α粒子轰击原子,结果发现,大部分粒子都穿过去了,只有少部分路径发生改变。这说明啥?
原子几乎是空心的!
当时在场的小伙伴都惊呆了....
所以,他根据实验的结果,得出了,一套我们初中经常看到的模型。
可当时的人发现,在这个模型中,电子和原子核相互吸引,那电子不都得掉到原子核里面去?
于是,他的学生模仿太阳系模型搞出2.0版本,
提出这款的是我们高中物理的常客尼尔斯·波尔,这款也被叫做行星模型。
他解决电子跌入原子核的方法就是,给电子加个轨道,要求每个电子都得在自己的轨道上玩耍,不准乱跑。这就和太阳系很相似了,有木有?
不过呢,我们要注意了,在科学圈里有一条原则叫做:奥卡姆剃刀原理。
这个原理告诉我们一个道理:
如无必要勿增实体。
说白了就是,别老乱假设,能简洁就简洁点。
波尔的模型看起来不错,但还是做了一些很不人道的假设,比如:轨道。电子干嘛就得这么痛苦,就只能占一个轨道?凭啥?你这不是限制人家人身自由么?
所以,有个人站出来了,他是波尔的徒弟,叫做海森堡。
他就反对他的老师,认为电子没有轨道,并提出不确定性原理,说的就是电子其实是个浪子。无时无刻都在浪,你永远不知道他这会在哪潇洒。
你只能知道这一时刻,这个电子在这个位置浪的概率是多少。
所以实际上如果要画出电子的轨迹不可能的,我们只有一张概率云的图。
在任意时刻,在这上面的任意一个点的位置上都有可能出现电子,很神奇有木有?
这就是量子世界。
原子的实际比例
这个原子模型经过师徒三代的洗礼,最后有个一副全新的模样。
不过在确立一个合理的模型比例之前,我们还要先确定一下,原子、原子核、电子的实际大小。
这个问题其实也难道了很多科学家,科学家通过各种办法和实验最后也没搞定原子核和电子的大小。电子究竟是一个几何点还是占据一定的体积,目前还无法得到结论。意思就是说电子到底多大根本就是测不出来,原子核也差不多是这么个道理。
所以,科学家只能估摸着原子核和电子的尺度,很无奈有木有?
不过,还是有好消息的,原子的尺寸还是好确定的,如果说原子放大到一个足球场那么大,
那原子核和电子也就差不多是球场上一只小蚂蚁的水平。
所以,和原子的大小相比起来,原子核和电子的大小几乎可以忽略不计。
这就和太阳系的感觉很像,原子核就好比中间的太阳,而电子就好比行星。太阳和行星们的大小和整个太阳系比起来,简直就不值得一提。
太阳系空旷也就空旷了,但原子空旷问题可就大了,要知道原子和原子核不像很多人想的那样是个球,实际上他们是没有外壳作为分界线的,原子核中的质子和中子是因为强力被捆在一起,而不是被一层球形外壳包围的。电子外面也没有一层球形外壳包围形成原子。
所以当两个原子相互靠近时,如果原子是实心的也就还好,但这压根就是空的,不就会互相渗透了,或者穿过对方?那为什么我们坐在椅子上没有掉下去?为什么我们很好地站在地面上?
欲知后事如何,且听下回分解。
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