- Característiques de el model atòmic de Perrin
- experiment
- Raigs catòdics
- Les investigacions de Perrin
- Mètode de verificació
- postulats
- limitacions
- Articles d'interès
- referències
El model atòmic de Perrin va comparar l'estructura de l'àtom amb un sistema solar, en el qual els planetes serien les càrregues negatives i el Sol seria una càrrega positiva concentrada al centre de l'àtom. El 1895, el destacat físic francès va demostrar la transferència de càrregues negatives per part de raigs catòdics cap a la superfície en la qual impacten.
Amb això es va demostrar la naturalesa elèctrica dels rajos catòdics i va donar llums sobre la naturalesa elèctrica de l'àtom, entenent-lo com la unitat més petita i indivisible de la matèria. En 1901 Jean Baptiste Perrin va suggerir que l'atracció de les càrregues negatives que envolten a centre (càrrega positiva) és contrarestada per la força de la inèrcia.
Jean Baptiste Perrin
Aquest model va ser complementat i perfeccionat posteriorment per Ernest Rutherford, qui ha afirmat que tota la càrrega positiva de l'àtom es situava en el centre de l'àtom, i que els electrons orbitaven al voltant.
No obstant això, aquest model comptava amb algunes limitacions que no van poder ser explicades en el seu moment, i el model va ser pres com a base pel físic danès Niels Bohr per proposar el seu model en 1913.
Característiques de el model atòmic de Perrin
Les característiques més destacades de el model atòmic de Perrin són les següents:
- L'àtom està conformat per una gran partícula positiva en el centre del mateix, en la qual es concentra la major part de la massa atòmica.
- Al voltant d'aquesta càrrega positiva concentrada orbiten diverses càrregues negatives que compensen la càrrega elèctrica total.
La proposta de Perrin compara l'estructura atòmica amb un sistema solar, on la càrrega positiva concentrada compliria la funció de el Sol i els electrons circumdants complirien el paper dels planetes.
Perrin va ser pioner a suggerir l'estructura discontínua de l'àtom en 1895. No obstant això, mai va insistir en dissenyar un experiment que ajudés a comprovar aquesta concepció.
experiment
Com a part de la seva formació doctoral, Perrin es va exercir com a assistent de Física de l'Escola Normal Superior de París, entre 1894 i 1897.
En aquells dies, Perrin va desenvolupar la major part de la seva recerca en comprovar la naturalesa dels raigs catòdics; és a dir, si els raigs catòdics eren partícules carregades elèctricament, o si prenien la forma de les ones.
Raigs catòdics
L'experiment amb raigs catòdics sorgeix a l'realitzar investigacions amb tubs de Crookes, una estructura inventada pel químic anglès William Crookes en la dècada de 1870.
El tub de Crookes està constituït per un tub de vidre que conté únicament gasos al seu interior. Aquesta configuració posseeix una peça metàl·lica a cada extrem, i cada peça està connectada a una font externa de voltatge.
Quan el tub és energizado s'ionitza l'aire que es troba al seu interior i, en conseqüència, es converteix en conductor d'electricitat i tanca el circuit obert entre els elèctrodes dels extrems.
A l'interior de l'tub dels gasos adopten un aspecte fluorescent, però fins a finals dels anys 1890 els científics no estaven clars sobre la causa d'aquest fenomen.
Per llavors es desconeixia si la fluorescència es devia a la circulació de partícules elementals dins de l'tub, o si els raigs adoptaven la forma de les ones que els transportaven.
Les investigacions de Perrin
El 1895 Perrin va replicar els experiments de raigs catòdics connectant un tub de descàrrega a un recipient buit de major grandària.
En complement, Perrin va col·locar una paret impermeable per molècules ordinàries i replicar la configuració de Crookes col·locant una Gàbia de Faraday, continguda dins d'una càmera protectora.
Si els raigs travessaven la paret impermeable per molècules ordinàries dins de la gàbia de Faraday, quedaria automàticament demostrat que els raigs catòdics estaven compostos per partícules fonamentals carregades elèctricament.
Mètode de verificació
Per corroborar això, Perrin va connectar un electròmetre prop de la paret impermeable per mesurar les càrregues elèctriques que es produirien quan els raigs catòdics impactasen allà.
A l'realitzar l'experiment, es va evidenciar que el xoc dels raigs catòdics contra la paret impermeable induir un mesurament petita de càrrega negativa en el electròmetre.
Posteriorment, Perrin va desviar el flux de raigs catòdics forçant el sistema mitjançant la inducció d'un camp elèctric, i va forçar al fet que els raigs catòdics impactessin en contra de l'electròmetre. Quan això va passar, el mesurador va registrar una càrrega elèctrica considerablement superior en comparació amb el registre anterior.
Gràcies a les experimentacions de Perrin, es va demostrar que els raigs catòdics estaven constituïts per partícules amb càrregues negatives.
Posteriorment, a principis de segle XX, JJ Thomson va descobrir formalment l'existència dels electrons i la seva relació càrrega-massa, amb base a les investigacions de Perrin.
postulats
El 1904 el científic britànic JJ Thomson va enunciar la seva proposta de model atòmic, també conegut com a model de l'budín de pruna.
En aquest model, la càrrega positiva s'entenia com una massa homogènia i les càrregues negatives estarien disperses de forma aleatòria sobre aquesta massa positiva.
En l'analogia, la càrrega positiva seria la massa de l'budín, i les càrregues negatives estarien representades per les prunes. Aquest model va ser refutat per Perrin en 1907. En la seva proposta, Perrin indica el següent:
- La càrrega positiva no està expandida al llarg i ample de tota l'estructura atòmica. Per contra, està concentrada en el centre de l'àtom.
- Les càrregues negatives no estan disperses a través del àtom. En canvi, aquestes se situen de manera ordenada al voltant de la càrrega positiva, cap a la vora exterior de l'àtom.
limitacions
El model atòmic de Perrin compta amb dos grans restriccions, que a posteriori van ser superades gràcies a les aportacions de Bohr (1913) i de la física quàntica.
Les limitacions més significatives d'aquesta proposta són:
- No es compta amb una explicació sobre per què la càrrega positiva es manté concentrada en el centre de l'àtom.
- No s'entén l'estabilitat de les òrbites de les càrregues negatives al voltant de centre de l'àtom.
D'acord amb les lleis electromagnètiques de Maxwell, les càrregues negatives descriurien òrbites espirals al voltant de les càrregues positives, fins topar amb aquestes.
Articles d'interès
Model atòmic de Schrödinger.
Model atòmic de Broglie.
Model atòmic de Chadwick.
Model atòmic de Heisenberg.
Model atòmic de Thomson.
Model atòmic de Dalton.
Model atòmic de Dirac Jordan.
Model atòmic de Demòcrit.
Model atòmic de Bohr.
referències
- Jean Perrin (1998). Encyclopædia Britannica, Inc. Recuperat de: britannica.com
- Jean Baptiste Perrin (20014). Encyclopedia of World Biography. Recuperat de: encyclopedia.com
- Kubbinga, H. (2013). A tribute to Jean Perrin. © European Physical Society. Recuperat de: europhysicsnews.org
- Model atòmic (sf). L'Havana, Cuba. Recuperat de: ecured.cu
- Perrin, J (1926). Discontinuous Structure of Matter. Nobel Mitjana AB. Recuperat de: nobelprize.org
- Solbes, J., Silvestre, V. i Furió, C. (2010). El desenvolupament històric dels models d'àtom i enllaç químic i les seves implicacions didàctiques. Universitat de València. València, Espanya. Recuperat de: ojs.uv.es