Hoe lyk 'n atoom onder 'n mikroskoop? Die interessante antwoord!

Harry Flores 01-06-2023
Harry Flores

Atome maak alles in hierdie wêreld uit, so om te wonder oor hoe dit lyk, is nie 'n ongewone of verrassende vraag nie. Aangesien dit 'n mikroskopiese deeltjie is, is dit onmoontlik om 'n atoom met die blote oog te sien.

Wetenskaplikes het eeue spandeer om die atoom na te vors, en dit was nie te lank gelede dat hulle kragtige mikroskope begin gebruik het om dit van naby te bekyk nie. . Met die hulp van 'n elektronmikroskoop het hulle gevind dat 'n atoom as twee gekoppelde sfere voorkom.

As jy wonder hoe 'n atoom onder 'n mikroskoop lyk, lees verder. Hier is alles wat jy nodig het om te leer oor atome en die verskillende menings oor hul voorkoms.

Wat is atome?

Wetenskaplikes beskou atome as die hoofboustene in hierdie heelal, wat elke enkele organisme op die planeet uitmaak. Toe John Dalton die eerste keer atome ontdek het, was die idee dat hulle bloot klein balletjies was algemeen. Die definisies van hierdie onsigbare deeltjie het egter verander.

Elektrone, protone en neutrone vorm 'n enkele atoom. Jy sal egter verbaas wees dat hierdie elemente uit kleiner deeltjies bestaan ​​wat kwarke genoem word. Atome kan onafhanklik of mede-afhanklik bestaan, maar hulle is altyd deel van enige chemiese reaksie wat plaasvind wanneer atome van verskillende elemente interaksie het.

Dit is opmerklik dat atome nie geskep of vernietig kan word nadat hulle 13,7 miljard jaar gelede gevorm het¹ in die oerknal,toe kwarke tot neutrone en protone gevorm het. Ongeveer 380 duisend jaar na die Oerknal het die heelal genoeg afgekoel sodat kerne elektrone kon vasvang en atome vorm.

Die woord "atoom" is afgelei van die Griekse woord "atomos", wat onsigbaar beteken. In die 5de eeu vC was Demokritus die eerste wat voorgestel het dat die kombinasie van verskillende atome alle materie veroorsaak het. Boyle, Newton, Galileo en Lavoisier het die atoom verder bespreek.

Beeldkrediet: Piqsels

Sien ook: Wat is die regte manier om 'n mikroskoop te dra?

Wat is atoommodelle?

Baie wetenskaplikes en filosowe het verskeie atoommodelle voorgestel wat 'n atoom se voorkoms aandui. Dit sluit in Dalton se biljartbalmodel, Rutherford se planetêre model, J.J Thomson se "pruimpoeding"-model en Bohr se atoommodel. Ongelukkig het elke atoommodel sy nadele en gebreke as gevolg van die gebrek aan tegnologie by die bekendstelling.

Dalton se biljartbalmodel

John Dalton se atoommodel is in 1803 bekendgestel¹, wat verklaar dat hierdie atome was onvernietigbare, onveranderlike en onsigbare boustene vir alle materie. Hy het ook saamgestem met Democritus se model dat verbindings verskillende atoomkombinasies is.

Sy veronderstelde atoom lyk soos 'n biljartbal, vandaar die naam. Dalton se teorie het egter sekere nadele. Hy het byvoorbeeld verkeerdelik aangeneem dat elke atoom se massa dieselfde is.

J. J. Thomson se model

Die pruimpoedingmodel deur JJ Thomson wasin 1904 bekendgestel¹, wat sê dat 'n atoom 'n totale neutrale lading het en glo dat iets 'n elektron se negatiewe lading moet balanseer. Thomson het ook geglo dat die positief gelaaide wolk klein, ingebedde, negatief gelaaide deeltjies bevat, wat die voorkoms van pruimpoeding, 'n bekende Engelse nagereg, naboots. Hy kon egter nie eksperimentele ondersteuning vir hierdie atoommodel toon nie.

Rutherford-model

Rutherford se planetêre model¹ stel die kern bekend, 'n positief gelaaide sentrum wat die atoom se massa bevat. Hy het verduidelik dat elektrone om die kern sirkel, kleiner as die atoom. Maar ongelukkig het sy model sekere gebreke gehad, sonder 'n verduideliking vir die atoom se stabiliteit.

Bohr se Model

Bohr het Rutherford se planetêre model hersien met 'n ander atoommodel¹, en gesê dat negatiewe elektrone 'n klein en positiewe sirkel omsirkel. kern in verskeie vaste bane. Elke orbitale dop se energie fikseer, wat elektrone bevat. Hierdie atoommodel kon egter nie die Heisenberg-onsekerheidsbeginsel, die Stark-effek of die Zeeman-effek rugsteun nie.

Hoe lyk 'n atoom?

Optiese mikroskope kan nie atome vang en vertoon nie, aangesien hulle nie van ligdeeltjies afhanklik is nie, wat geen defleksie veroorsaak nie. Gevolglik sal dit 'n kragtige mikroskoop verg om selfs 'n vaag beeld van hierdie deeltjie vas te vang.

Gelukkig, met die hulp van 'n sterk elektronmikroskoop, 'n wetenskaplike kon ons ons eerste blik op die atoom gee. 'n Elektronstraal, met 'n korter as lig golflengte, verstrooi wanneer dit 'n teiken tref, wat mikroskope in staat stel om 'n beeld te skep.

Toe wetenskaplikes elektronmikroskope begin gebruik het om atome vas te vang, het hulle rooi gloeiende sfere gesien vanaf 'n afstand. Sommige van hierdie sfere was onafhanklik, terwyl ander mede-afhanklik was en in pare beweeg het. Natuurlik sal 'n nader beeld ons in staat stel om te sien hoe die gedetailleerde model lyk, maar tegnologie is nog nie gevorderd genoeg daarvoor nie.

Wetenskaplikes gebruik ander gevorderde mikroskope om atome noukeurig te bestudeer en te beweeg om die deeltjies te bestudeer . Dit is egter steeds onmoontlik om vas te lê hoe hulle in sulke situasies sou lyk.

Beeldkrediet: Anusorn Nakdee, Shutterstock

Kan jy atome sien?

Atome is te klein om met die blote oog gesien te word, maar spesifieke mikroskope kan ons help om hulle van 'n afstand af te sien. Die resultaat sal egter vaag en moeilik wees om te ontsyfer. Die beste manier om die atoom se beeld vas te vang, is met behulp van 'n skandeertonnelmikroskoop.

Tonneling¹ is 'n kwantummeganiese effek wat jy kan beskryf as water wat uit die kant van 'n glas lek. Die tonnel-effek laat elektriese stroom toe om te vloei as 'n klein naald binne ongeveer 10-9 m van 'n metaaloppervlak kom. Die afstand kan die grootte van die stroom beïnvloed, wat afneem soos die afstandverhoog.

Met behulp van hierdie stroom kan 'n outomatiese beheerstelsel 'n kaart van hierdie metaaloppervlak produseer. Die naald beweeg na die atoom om die stroom terug te bring wanneer dit afgaan en omgekeerd. Wetenskaplikes kan 'n beeld van die oppervlak en sy atome skep deur die naald se bewegings te monitor.

As die stroom ideaal is, kan die atoom aan die punt van die naald vassit, wat jou toelaat om die stroom om te keer wanneer die atoom is in die verlangde posisie. Met hierdie tegniek kan wetenskaplikes eksperimenteer met 'n nuwe soort chemie-ondersoek.

Beeldkrediet: Piqsels

Watter mikroskope kan 'n atoom sien?

Mikroskopie het aansienlik ontwikkel oor die geskiedenis van die wetenskap en ontwikkel volgens die behoeftes van wetenskaplikes. Optiese mikroskope was aanvanklik die enigste beskikbare mikroskopie-instrument, maar hulle kon nie genoeg detail verskaf om atome en nanopartikels te vertoon nie.

Voorwerpe van minder as 300 nanometer vervorm onder 'n ligmikroskoop. Aangesien optiese en ligmikroskope net goed genoeg is om binne-in plant- en dierselle te sien, moes wetenskaplikes kragtiger gereedskap ontwikkel om atome te sien.

Elektronmikroskope en skanderingsondersoekmikroskope is tans die beste gereedskap om atome noukeurig te sien.

Elektronmikroskope

Elektronmikroskope kan atome sien, aangesien hulle dinge meer as 500 000 keer kan vergroot¹, genoeg vergroting om baie besonderhede te sienbinne selle, insluitend die atome. Wanneer alle soorte elektronmikroskope oorweeg word, is 'n transmissie-elektronmikroskoop die beste om nanopartikels en atome op te spoor.

Hierdie mikroskope is in 1931 uitgevind en fokus strale van elektrone op 'n monster. Sodra hierdie strale die teiken tref, verstrooi die elektrone, wat help om die gewenste beeld te skep.

Beeldkrediet: Elizaveta Galitckaia, Shutterstock

Scanning Probe Microscopes

A instrument wat nie op lig of elektronstrale staatgemaak het nie, sou help om atome in beter detail te sien. Skandeersondemikroskope is in die 1980's uitgevind, met behulp van 'n meganiese nanoskaalvinger om die plasing en tekstuur van atome te bepaal.

Daar is twee skandeersondemikroskope: atoomkragmikroskope en skandeertonnelmikroskope. Die eerste tipe beskik oor 'n verfynde, atoomwye punt wat oor die monster se oppervlak sleep, oor atome styg en in spasies tussenin val.

Sien ook: Aluminium vs. Koolstofvesel driepoot: wat is beter?

'n Laser teken hierdie geringe styging en daling aan en lewer die inligting aan 'n rekenaar om te produseer 3D-beelde van atome, wat wetenskaplikes in staat stel om atome via rekenaarskerms te sien en nie mikroskoop-okulare nie.

Die tweede tipe ontleed die sondepunt en die atome op 'n monsteroppervlak om die elektriese stroomverandering tussen hulle te meet. Met behulp van 'n punt kan dit veranderinge in die oppervlak se magnetiese struktuur op 'n atoomvlak opspoor.

Kan atome gefotografeer word?

Ja, jy kan atome fotografeer met behulp van 'n geskikte mikroskoop.

In 2018 het David Muller by Cornell Universiteit¹ die hoogste-resolusie-beeld van atome vasgevang. Hulle het 'n praseodymium orthovanadate kristal gebruik. Met 'n psigografiese tegniek kon hulle 'n effens vaag beeld van die rooi gloeiende sfere kry.

Ptychografie vereis die gebruik van 'n elektronmikroskoop vir die kristal se analise deur die hoeke van verstrooide elektrone te bereken en die verantwoordelike atome se vorm te bepaal.

Muller se span het 2D-materiaal gebruik om die elektronverstrooiing te beperk, wat dit makliker maak om te sien waar die elektrone vandaan verstrooi het. Hulle het ook gevind dat die afkoeling van die monster beter atoomstabiliteit verseker, wat dit makliker maak om te fotografeer.

Beeldkrediet: kennethr, Pixabay

Finale gedagtes

Toe wetenskaplikes die eerste keer atome ontdek het, het dit onmoontlik gelyk om hulle ooit te sien. Met behulp van gevorderde mikroskope het wetenskaplikes egter hoëgehalte-beelde van atome vasgevang, wat ons gehelp het om te weet hoe hierdie nanopartikel lyk.

"Bronne"
  • //byjus.com/chemistry/what-does -'n-atoom-lyk-agtig/
  • //www.physicscentral.com/explore/action/atom.cfm
  • //www.microscopemaster.com/atom-under-the- microscope.html
  • //www.livescience.com/37206-atom-definition.html

Krediet vir uitstalbeeld: Alexander Raths, Shutterstock

Harry Flores

Harry Flores is 'n bekende skrywer en passievolle voëlkyker wat ontelbare ure spandeer het om die wêreld van optika en voëlkyk te verken. Harry het aan die buitewyke van 'n klein dorpie in die Stille Oseaan-noordwes grootgeword en 'n diep fassinasie vir die natuurlike wêreld ontwikkel, en hierdie fassinasie het net meer intens geword namate hy die buitelewe op sy eie begin verken het.Nadat hy sy opleiding voltooi het, het Harry vir 'n wildbewaringsorganisasie begin werk, wat hom die geleentheid gebied het om wyd en syd na van die mees afgeleë en eksotiese plekke op die planeet te reis om verskillende voëlspesies te bestudeer en te dokumenteer. Dit was tydens hierdie reise dat hy die kuns en wetenskap van optika ontdek het, en hy was dadelik verslaaf.Sedertdien het Harry jare daaraan bestee om verskeie optiese toerusting, insluitend verkykers, bestek en kameras, te bestudeer en te toets om ander voëlkykers te help om die meeste uit hul ervarings te kry. Sy blog, gewy aan alles wat met optika en voëlkyk verband hou, is 'n skatkis van inligting wat lesers van regoor die wêreld lok wat meer oor hierdie fassinerende onderwerpe wil leer.Danksy sy groot kennis en kundigheid het Harry 'n gerespekteerde stem in die optika- en voëlkykgemeenskap geword, en sy raad en aanbevelings word wyd gesog deur beginners en ervare voëlkykers. Wanneer hy nie skryf of voëlkyk nie, kan Harry gewoonlik gevind wordpeuter met sy toerusting of spandeer tyd saam met sy gesin en troeteldiere by die huis.