Πέντε τύποι ατομικών μοντέλων

Κάθε διαδοχικό μοντέλο για ατομική ανατομία και κατασκευή βασίστηκε στο προηγούμενο. Οι φιλόσοφοι, οι θεωρητικοί, οι φυσικοί και οι επιστήμονες ανέπτυξαν προοδευτικά το ατομικό παράδειγμα κατά τη διάρκεια πολλών αιώνων. Αρκετά υποθετικά μοντέλα προτάθηκαν, τροποποιήθηκαν και τελικά απορρίφθηκαν ή έγιναν αποδεκτά. Πολλοί επιστήμονες και στοχαστές πραγματοποίησαν ανακαλύψεις και διεξήγαγαν πειράματα για να φτάσουν στο επί του παρόντος αποδεκτό ατομικό μοντέλο. Η ανάπτυξη των μαθηματικών και της εξειδικευμένης τεχνολογίας συνέβαλε σημαντικά στη σύγχρονη κατανόηση της φύσης των ατόμων.

Επειδή τα άτομα είναι πολύ μικρά για να φανούν, τα πρώτα θεωρητικά μοντέλα ήταν διανοητικές κατασκευές βασισμένες στις λογικές μεθόδους επαγωγικής και αφαιρετικής συλλογιστικής. Ο κλασικός Έλληνας φιλόσοφος Δημόκριτος ήταν ο πρώτος που πρότεινε την ύπαρξη ατόμων το 400 π.Χ. Αυτός αιτιολογείται ότι η ύλη δεν μπορεί να διαιρεθεί επ 'αόριστον και πρέπει να αποτελείται από αδιαίρετα στρογγυλά σωματίδια που ονομάζονται άτομα. Το 1800, ο Τζον Ντάλτον έφτασε στην ίδια άποψη του ατομισμού χρησιμοποιώντας την πειραματική μέθοδο για τη μελέτη αερίων και ενώσεων. Η θεωρία του ονομάστηκε στερεό σφαίρα, ή μπιλιάρδο, μοντέλο.

Το 1904 ο Βρετανός φυσικός J.J. Ο Τόμπσον έθεσε το μοντέλο του ατομισμού πουτίγκα δαμάσκηνου, ή κουλούρι σταφίδας. Βασίστηκε στη γνώση των πρόσφατα ανακαλυφθέντων αρνητικά φορτισμένων υποατομικών σωματιδίων που ονομάζονται ηλεκτρόνια. Τα πειράματα του Thompson με καθοδικούς σωλήνες τον ώθησαν να θεωρήσει την ύπαρξη μικροσκοπικών σωματιδίων μέσα σε άτομα που ήταν βασικά μέρη όλων των ατόμων. Το μοντέλο του οραματίστηκε τα αρνητικά ηλεκτρόνια, ή τα δαμάσκηνα, αιωρούμενα μέσα σε ένα θετικά φορτισμένο πλαίσιο, ή την πουτίγκα.

Από το 1910 έως το 1911, ο Ernest Rutherford πρότεινε το πλανητικό, ή πυρηνικό, μοντέλο του ατόμου. Πίστευε ότι τα άτομα αποτελούσαν κυρίως κενό χώρο, με πυκνό πυρήνα. Τα πειράματά του περιελάμβαναν τη λήψη σωματιδίων άλφα σε χρυσό φύλλο. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο θετικός πυρήνας περιέχει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του ατόμου. Με το μοντέλο τροχιάς του, ο Niels Bohr βελτίωσε την ιδέα του ατόμου ως ένα μικροσκοπικό ηλιακό σύστημα το 1913. Το μοντέλο του Bohr είχε ηλεκτρόνια σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα σε στρώματα τύπου κελύφους.

Ο Louis de Broglie και ο Erwin Schrodinger ανέπτυξαν το ηλεκτρονικό νέφος ή κβαντικό μηχανικό μοντέλο. Βασίστηκαν το μοντέλο στις ανακαλύψεις του κλάδου της κβαντικής μηχανικής της φυσικής. Αντί για ηλεκτρόνια σε σταθερές τροχιές, το μοντέλο νέφους έχει τις τροχιές που ορίζονται από μια κατανομή πιθανότητας γύρω από τον πυρήνα. Ανάλογα με την παρατήρηση και τη μέτρησή τους, τα ηλεκτρόνια θα μπορούσαν να βρίσκονται σε πολλά διαφορετικά μέρη, μερικές φορές ταυτόχρονα.