….. これは、私たちが今与えられたものとして取るものであり、あなたが高校や中学校の化学の授業の初めにすぐに戻って学ぶことの一つです。 それにもかかわらず、原子が何であるかについての私たちのアイデアは驚くほど: わずか100年前、科学者たちはまだ原子がどのように見えたかを議論していました。 この図では、原子のために提案された主要なモデルと、それらが時間の経過とともにどのように変化したかを見ていきます。

私たちのグラフィックは1800年代に始まりましたが、原子のアイデアはずっと前にありました。 実際には、我々はその起源を見つけるために古代ギリシャに戻ってすべての道を行かなければなりません。 “原子”という言葉は、実際には古代ギリシャ語から来ており、おおよそ”不可分”と解釈されます。 古代ギリシャの理論は、いくつかの異なる学者に信じられているが、最も頻繁にデモクリトス（紀元前460-370年）と彼の指導者ロイキッポスに起因しています。 原子についての彼らのアイデアは、今日の私たちの概念と比較して初歩的だったが、彼らはすべてが無限の種類と数の物質の目に見えないと不可分の球、原子で作られているという考えを概説しました。

これらの学者は、原子の種類に応じて形状が変化する原子を想像しました。 彼らは、鉄原子がそれらを一緒にロックするフックを持っていると想定し、なぜ鉄が室温で固体であるかを説明した。 水の原子は滑らかで滑りやすく、なぜ水が室温で液体であり、注ぐことができるのかを説明していました。 私たちは今、これが事実ではないことを知っていますが、彼らのアイデアは将来の原子モデルの基礎を築きました。しかし、これらの基盤が構築される前は長い待ち時間でした。

英国の化学者John Daltonが原子のより科学的な定義を開発し始めたのは1803年までではありませんでした。 彼は、原子を不可分であり、与えられた要素の原子が互いに同一であることを小さく、硬い球として記述する際に、古代ギリシャ人のアイデアに描きました。 後者の点は、中性子の数が異なる異なる元素の同位体である注目すべき例外を除いて、ほとんどまだ真実を保持している点である。 しかし、中性子は1932年まで発見されなかったので、おそらくダルトンはこの見落としを許すことができます。 彼はまた、原子が化合物を作るためにどのように結合するかについての理論を考え出し、また、既知の元素の最初の化学記号のセットを思いついた。

Daltonの原子理論の概説は始まりでしたが、それでも原子そのものの性質についてはあまり教えてくれませんでした。

続いたのは、原子に関する私たちの知識がそれほど進歩しなかった別の、より短い小康状態でした。 ケルビン卿の渦のような構造を持つかもしれないという提案のように、原子がどのように見えるかを定義しようとする試みがいくつかありましたが、原子構造の解明の進展は20世紀の変わり目になってからではありませんでした。最初の突破口は、1800年代後半にイギリスの物理学者Joseph John（JJ）Thomsonが原子が以前に主張したほど不可分ではないことを発見したときに来ました。

彼は放電管で生成された陰極線を用いて実験を行い、光線は正に帯電した金属板によって引き付けられるが、負に帯電したものによってはじかれることを発見した。 このことから、彼は光線が負に帯電しなければならないと推測した。

光線中の粒子の電荷を測定することによって、彼は水素よりも二千倍軽いことを推測することができ、金属を変えることによって陰極が作られた彼は、これらの粒子が多くの種類の原子に存在していることを知ることができた。 彼は電子を発見し（彼はそれを”小体”と呼んだが）、原子は不可分ではなく、より小さな構成部分を持っていたことを示した。 この発見は1906年にノーベル賞を受賞した。

1904年、彼は発見に基づいて原子のモデルを提唱しました。 “プラム-プディング-モデル”と呼ばれる（トムソン自身ではないが）、それは原子を正の電荷の球として想定し、プリンの中のプラムのように電子が点在していた。 科学者たちは原子の内臓を覗き始めましたが、トムソンのモデルは長い間ぶら下がっていませんでした–そしてそれを歴史に委ねる証拠を提供したのは彼の学生の一人でした。

アーネスト-ラザフォードはニュージーランド出身の物理学者で、ケンブリッジ大学でトムソンの下で学んだ。 それは原子の内部へのさらなる洞察を提供するマンチェスター大学での彼の後の仕事でした。 彼はすでに放射性物質の化学への彼の調査のために1908年にノーベル賞を受賞した後、この作品が来ました。

ラザフォードは、金箔の薄いシートで正に帯電したアルファ粒子を焼成関与原子構造をプローブする実験を考案しました。 アルファ粒子は非常に小さく、金箔を通過することができ、原子全体に拡散した正の電荷を示したトムソンのモデルによれば、偏向はほとんど、あるいは全く行われないはずである。 この実験を行うことによって、彼はトムソンのモデルを確認することができることを望んだが、彼は正反対のことをやってしまった。

実験中、ほとんどのアルファ粒子は、たわみがほとんどまたはまったくなく箔を通過しました。

実験中、アルファ粒子の大部分は箔を通過しました。

しかし，非常に小さな数の粒子は非常に大きな角度で元の経路から偏向された。 ラザフォード自身が観察したように、”あなたがティッシュペーパーで15インチのシェルを発射し、それが戻ってきてあなたを襲ったかのように信じられな 唯一の可能な説明は、正の電荷が原子全体に広がるのではなく、小さく密集した中心、すなわち核に集中しているということでした。 原子の残りの部分のほとんどは単に空のスペースでした。

ラザフォードの核の発見は、原子モデルが再考を必要としていたことを意味しました。 彼は電子が正に荷電した核を周回するモデルを提案した。 これはトムソンのモデルの改善であったが、電子が単に核に螺旋状になるのではなく、何が周回しているのかを説明していなかった。

Niels Bohrを入力します。 ボーアはデンマークの物理学者で、ラザフォードのモデルの問題を解決しようとしました。 彼は古典物理学が適切に原子レベルで何が起こっていたかを説明することができなかったことに気づいた; 代わりに、彼は電子の配置を試して説明するために量子論を呼び出しました。 彼のモデルは、エネルギー準位または電子の殻の存在を仮定した。 電子はこれらの特定のエネルギー準位でしか見つけることができなかった;言い換えると、エネルギーはquantised、ちょうど価値を取ることができなかった。 電子はこれらのエネルギー準位（ボーアによって「定常状態」と呼ばれる）の間を移動することができましたが、エネルギーを吸収または放出することによっ

ボーアの安定したエネルギー準位の提案は、電子が核内に螺旋状になる問題に対処したが、完全ではなかった。 正確な理由は、我々は量子力学の複雑な世界に入っているので、我々はここで議論するつもりだよりも少し複雑です。 言い換えれば、それは一種の奇妙な取得します。

ボーアのモデルはすべての原子モデルの問題を解決しませんでした。 それは水素原子のためにうまくいったが、より重い元素の観察を説明することができなかった。 それはまた、電子の正確な位置と運動量の両方を知ることができないと述べている量子力学の基礎の1つであるHeisenberg不確実性原理に違反しています。 それでも、この原則は、ボーアが彼のモデルを提案してから数年後まで仮定されなかった。 このすべてにもかかわらず、ボーアのは、それは多くの場合、最初の高校や中学校の化学コース中に導入されたものだから、おそらくまだあなたが最も精通している原子のモデルです。 それはまだあまりにもその用途を持っています; これは、化学結合といくつかの元素群の反応性を簡単なレベルで説明するのに非常に便利です。いずれにせよ、モデルはまだ精製を必要としました。

この時点で、多くの科学者が原子の量子モデルを調査し、開発しようとしていました。 これらの中のチーフは、あなたがおそらく前に聞いたことがあるオーストリアの物理学者Erwin Schrödingerでした（彼は猫と箱を持つ男です）。 1926年、シュレーディンガーは、電子が固定軌道や殻の中を移動するのではなく、電子が波のように振る舞うことを提案した。 これは少し奇妙に思えますが、光は波と粒子の両方として振る舞うことができます（波と粒子の二重性として知られています）、そしてそれは電子も

シュレーディンガーは、原子中の電子の分布のためのモデルを思い付くために数学的方程式のシリーズを解決しました。 彼のモデルは、電子密度の雲によって囲まれた核を示しています。 私たちは電子がどこにあるのか正確にはわかりませんが、与えられた空間領域で見つかる可能性が高いことを知っています。 これらの空間領域は電子軌道と呼ばれる。 それはあなたの頭の周りを取得するにはもう少し時間がかかるので、それは、今日受け入れられたモデルですが、高校の化学のレッスンは、このモデ

シュレーディンガーのは原子の最後の言葉ではありませんでした。 1932年、イギリスの物理学者ジェームズ-チャドウィック（アーネスト-ラザフォードの学生）が中性子の存在を発見し、原子を構成する亜原子粒子の画像を完成させた。 物語はそこで終わらない; 物理学者は、それ以来、核を構成する陽子と中性子は、それ自体がクォークと呼ばれる粒子に割り切れることを発見しましたが、それはこの記事の範囲を いずれにせよ、原子は私たちに科学的モデルが時間の経過とともにどのように変化するかの素晴らしい例を与え、新しい証拠が新しいモデルにつp>

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