ATOMIC THEORY
Atomic Theorists and their Contributions
MCj04059780000[1]
MCj02871310000[1]
MCj03663640000[1]
MCj03912060000[1]
Atomic Theory: Timeline
460 BC: Democritus
1803: Dalton
1897: Thomson
1900: Planck
1909: Millikan
1911: Rutherford
1913: Bohr
1924: de Broglie
1927: Heisenberg
MCj02899730000[1]
Democritus
460 BC
another Greek philosopher
student of Leucippus
“atoms cannot be changed ordestructed and everything we
   see is made of clusters of atoms”
his ideas lacked experimental
support because scientific testing
was unknown at that time
Bust of Democritus
Stamp issued by Greece on Sept. 26, 1983 to honor an International Conference on Democritus and his work
John Dalton
1766-1844
English schoolteacher
developed the first useful atomic theoryof matter (in1803)
Dalton’s atomic theory includes four mainassumptions…
Click for larger picture!
Dalton’s Atomic Theory
 1.All elements are composed of tiny indivisible (cannotbe separated) particles called atoms.
2.Atoms of the same element are identical. Atoms ofdifferent elements are different.
3.Atoms of different elements can physically mixtogether or can chemically combine with oneanother in simple whole number ratios to formcompounds.
4.Chemical reactions occur when atoms are separated,joined, or rearranged.  Atoms of one element,however, are never changed into atoms of anotherelement as a result of a chemical reaction.
Click for larger picture!
Dalton’s Table of Elementsand their Combinations
Sir J.J. Thomson
English physicist
discovered the electron (in 1897)
used a cathode-ray tube to show thatthere are particles smaller than atoms(electrons)
created the “plum pudding
model”
thomb1
MCj01123560000[1]
Thomson’s Plum Pudding Model
atoms are made of asphere which ispositively charged, withnegatively-chargedelectrons “swimming” inthis sphere
electrons = plums
positive interior =pudding
plum_pudding
Thomson’s Cathode Ray Experiment
Thomson used cathode-ray tubes in his experiments:
1.     gases under low pressure were sealed into glass tubes fitted at bothends with metal disks called electrodes
2.     the electrodes were connected to a source of high-voltage electricity
3.     one electrode, the anode, became positively charged; the otherelectrode, the cathode, became negatively charged
4.      a glowing beam formed between the electrodes – this beam, whichtraveled from the cathode to the anode is called the cathode ray
Thomson’s Experiment (cont.)
5.Thomson found that the cathode rays were attracted to the positively-charged metal plates – plates that were negatively-charged repelledthe cathode rays
6.Thomson knew that opposite charges attract and like charges repelSO he proposed that a cathode ray is a stream of tiny negatively-charged particles moving at high speed
7.      these negatively-charged particles were then named electrons
 
he concluded that electrons must be parts of theatoms of all elements
by 1900, Thomson and others had determined that anelectron’s mass is about 1/2000 the mass of ahydrogen atom
img006
Ernest Rutherford
in 1911, discovered the atomic nucleus
a New Zealand physicist
“atoms have a positively-charged nucleus whichis surrounded by negatively-charged particles”
suggested the so called planetary model, whichclaims electrons orbit the nucleus just like planetsorbit the Sun
performed his famous experiment with a thin goldenfoil
Click for larger picture!
Rutherford’s Experiment
aimed a beam of alpha particles (+ charge) at a sheet ofgold foil surrounded by a fluorescent screen
found that most of the particles passed through the foilwith no deflection at all
a few particles were greatly deflected
CONCLUSION:
most of the alpha particles pass through the gold foilbecause the atom is mostly empty space
the mass and positive charge are concentrated in asmall region of the atom called the nucleus
particles that approach the nucleus closely are greatlydeflected
img002
gold foil experiment - Interpreting Rutherford\'s Gold Foil Experiment
Robert Millikan
found the quantity of charge carried by anelectron (in 1909)
determined the ratio of the charge to the mass ofan electron
found the values for electron charge andmass (in 1916)
American scientist
performed the famous
“oil-drop” experiment
mllkn
MCj02987650000[1]
Niels Bohr
Danish physicist
improved the “planetary model” by suggesting
that electrons only orbit the nucleus in
well-defined paths (in 1913)
depicted the atom as a small, positively-charged nucleussurrounded by electrons in orbit
“electrons travel in discrete orbits around thenucleus”
electrons orbiting an atom can only exist at certainenergy levels (distances) from the nucleus, not atcontinuous levels as might be expected fromRutherford’s model
Niels Bohr Logo
\begin{figure}
\begin{center}
\leavevmode
\epsfxsize=2.0 in
\epsfbox{/export/home/fyde/randy/figs/fig28-1.eps}\end{center}\end{figure}
atom-h-he-li-na
Max Planck
discovered the quantum nature of
energy (in 1900)
energy does not flow in a steadycontinuum, but is delivered in discretepackets called quanta
“quantum” is the amount of energy for anelectron to jump to an energy level
Max Planck
MCBD09775_0000[1]
Werner Heisenberg
discovered the “uncertainty principle”(in 1927) – we really don’t know whereelectrons are at any time
electrons may exist in certain orbits (Bohr),but we cannot pinpoint where they will beat a certain time
German physicist
youngwh
MCj03840400000[1]
Louis de Broglie
discovered the wavenature of electrons –
(in 1924)
electrons act not onlyas a particle, but as awave
thus, electrons can havestable configurations inan orbit
\begin{figure}
\begin{center}
\leavevmode
\epsfysize=6 cm
\epsfbox{figs/quantum-3.eps}
\end{center}
\end{figure}
Prince Louis de Broglie
MCj04042930000[1]