关于原子结构模型的演变历程

关于原子结构模型的演变历程
我要得出结论的经过,是想象还是试验?

最早的模型可以追溯到德莫克利特的原子模型,他提出这个模型纯粹基于想象.他认为物质是由不可再分的名为"原子"的小颗粒组成,而且原子有不同的形态,如我们被冻伤时就是锐利的冷原子作用在我们皮肤上的结果.但同时期的以亚里士多德为代表的哲学家都不赞成他,他们推崇的是"元素说",即世间万物都是由气、火、水、土四种元素构成的而且物质是可以无限再分割的.德莫克利特因此受到迫害,为了坚持原子说,不被假象所迷惑,他挖掉了自己的双眼.
“元素说”占统治地位长达十余个世纪,直到1803年道尔顿的原子模型提出,人们才开始再次重视到“原子“这一微小而神秘的颗粒.
道尔顿提出原子模型虽然多半处于想象,但也有符合科学研究基本原则的地方,所以是合理的想象.他在喝茶时发现,茶香可以自由飘散到整个屋子,于是很自然地可以联想到,茶香中其实含有无数的茶分子,这样才可能飘散.于是他提出的原子模型如下：原子是构成物质的基本粒子,它非常小,不可再分,内部没有任何结构,就像一个小球一样.
到了1904年,汤姆生做了加热金属丝的实验,他发现金属丝经加热后释放出带负电的小颗粒,可以使荧光物质发光.这种带电的小颗粒不可能是原子,因为按照道尔顿的模型,原子是不带电的.但这种粒子又显然来自金属原子,这说明应该存在一种更小的粒子,汤姆生将其命名为电子.
汤姆生的原子模型是：原子由带正电荷的主体和带负电荷的电子组成,电子像镶嵌在蛋糕中的葡萄干那样处于正电荷的“海洋”中.这个模型中电子与正电荷的分布是处于想象的,因为没有实验证明.
但是,1911年,卢瑟夫用一个放射源发射带正电的α粒子轰击金箔,发现大多数α粒子一穿而过,少量α粒子发生偏转,个别α粒子甚至反向“弹”回.这与汤姆生的模型矛盾：因为如果原子内正电荷是均匀分布的,那么α粒子受的库仑力应该是均衡的,不会出现偏转和弹回.这说明原子内部一定有一个带正电荷的、几乎占原子全部质量的体积很小的核.
卢瑟夫的原子模型是：原子由带正电的原子核和带负电的电子构成,原子核集中了原子的绝大多数质量和全部的正电荷,电子在原子核外绕原子核转动.
1913年,玻尔对卢瑟夫的模型进行了修正,认为电子在原子核外按一定轨道排列,就像太阳系中行星的轨道一样.这个模型和我们在初中化学课上学的原子模型基本相同.我们也可以揣测这个模型是怎样得出的：在化学反应过程中,每种原子似乎总是得到（或失去）一定数量的电子,而这些电子数量比原子本身具有的电子数量少得多,这说明原子外的电子似乎是分层排列的,反应时最先失去的是最外层的电子（具体证明电子分层排列的实验我不太清楚）.
随着量子力学的提出,原有的原子结构也开始受到挑战.当人们通过理论推导和电子衍射实验后开始认识到,电子和光子一样,既是波又是粒子.而且根据不确定性原理,不可能同时知道电子的位置和速度,电子以接近光速的速度在原子核外高速运动,并无确定的圆周轨道可循.电子在原子核外好象是一层云雾,既“电子云”,电子云“浓”的地方说明电子在此处出现的概率大,反之则说明电子出现的概率小.这就是1935年提出的电子云模型.至此,人类对原子结构的认识算是有了一个比较满意的答案.