מבנה אטום

נכתב ע"י alexL בו', 12/07/2018 - 04:26

המבנה של אטומים הוא אחד הנושאים החשובים ביותר במדע המודרני. השגת המידע על מבנה האטום קשה ומסובכת וזה משום שהאטומים קטנים מאוד והצפייה הישירה בהם לא הייתה אפשרית עד לתקופה האחרונה. למרות שהיום קיימות שיטות (כגון, מיקרוסקופיה אלקטרונית) המאפשרות צפייה באטום, לא ברור עד כמה התצפיות רלוונטיות וכיצד לקבוע את הדיוק שלהן. לפי כך, לתיאור מבנה האטום פותח מספר מודלים תיאורטיים. כל מודל אושש ע''י מספר ניסויים, אומנם כל מודל מוגבל ויש לו יתרונות וחסרונות מסוימים.

במשך כמה עשרות השנים האחרונות התגבשה המסורת להיעזר בשני מודלים עיקריים לצורך התיאור של מבנה האטום. מודלים אלה הם:

  • המודל הקלאסי: יחסית יותר פשוט, אינו מצריך מתמטיקה מתוחכמת במיוחד והיגיון מיוחד. מאידך גיסא, הוכח כי מודל זה איננו מדויק ואיננו מסוגל להסביר באופן הולם מספר תופעות חשובות.
  • המודל הקוונטי: מודל זה מדויק מאוד ומספק תיואר הולם להתנהגות האטומים. מאידך, המודל הקוונטי עושה שימוש בהיגיון זר לחלוטין להיגיון אנושי רגיל ועל כן הוא קשה להבנה (לדעתו של ריצ'רד פיינמן, הוא אחד מאבות המייסדים של מודל זה, אין בעולם אנשים, כולל עצמו, המבינים את המודל הקלסי), קשה מאוד ללימוד והדרך היחידה להיעזר במודל הקוונטי היא השימוש במתמטיקה מאוד מופשטת ולא פשוטה.

המודל הקוונטי נלמד במסגרת מכניקה קוונטית וכימיה קוונטית, אך בפועל בספרי לימוד ובהרצאות מקובל לשלב את שני המודלים הנ''ל. מה שניתן להסביר באמצעות המודל הקלאסי, מוסבר במודל זה. התופעות שלא ניתן להסביר אותן באמצעות המודל הקלאסי, מוסברות על פי המודל הקוונטי, בדרך כלל, ללא הוכחה קפדנית פורמלית אלא רק באמצעות אנלוגיות מקורבות.