Achtergronden van Bohr’s atoommodel
Samenvatting van een presentatie van dr.habil. H. Kubbinga op 18 november 2009 voor de Chemische Kring Midden Nederland in het Kruytgebouw Universiteit Utrecht.
Samenvatting
In het begin van de 19de eeuw formuleerde John Dalton (1768-1844) zijn atoomtheorie. Er zouden net zoveel atoomsoorten als chemische elementen zijn. Voor Dalton waren die atoom-soorten kwalitatief verschillend, maar intussen wel allemaal even groot. Die atomen dacht hij zich omgeven door een warmte-atmosfeer.
Dit beeld zou tot aan het eind van de 19de eeuw overeind blijven, al waren er belangrijke ontwikkelingen. De belangrijkste betrof de ontdekking van de ‘periodiciteit’ in de eigen-schappen van de elementen. Deze ontdekking gaat voornamelijk terug op de legendarische Rus Dimitri Iwanowitsch Mendelejeff (1869). In de tussentijd had het beroemde Congres van Karlsruhe zich afgespeeld (1860). Daar waren de begrippen ‘atoom’en ‘molecuul’ voor het eerst ondubbelzinnig geformuleerd. Mensen als Kekulé, Cannizarro, Van ’t Hoff, Baeyer, Williamson, Hofmann en Perkin werkten op basis van dat onderscheid.
Een ‘atoom’ koolstof was dus in eerste benadering een massief bolletje van een zwart materiaal; een ‘atoom’ zwavel was even groot, maar van een ander, geel materiaal en dus ook met een andere dichtheid. Vanuit heel andere hoek kwam de suggestie dat ‘atomen’ niettemin uit kleinere eenheden moesten bestaan. Met name de wisselwerking van elektriciteit en magnetisme had daarop gewezen (Œrsted, Ampère): een gelijkstroom door een ringvormige draad maakte die draad tot een magneet. Omgekeerd moest een permanente magneet ‘dus’ bestaan uit kringstroompjes: bij een weekijzeren magneet ging het dan natuurlijk om de Fe-atomen.
Een ander atomair effect waren de spectraallijnen. Die spectraallijnen kon je zelfs splitsen, zo bleek in 1896, wanneer je de betrokken gloeiende damp tussen de poolschoenen van een stevige electromagneet hield (Zeeman en Lorentz). De boodschap: er zit niet alleen iets ‘los’ in een atoom, maar je kon er ook invloed op uitoefenen. Het licht van gasontladingsbuizen was een ander raadsel: ging het om een stroom materiële deeltjes of om een bundel licht ? “Deeltjes”, antwoordde J. J. Thomson (1897), want ze zijn afbuigbaar in een electrisch of magnetisch veld. Vergelijkbare ‘deeltjes’ speelden een rol bij een geheel nieuw verschijnsel: ‘radioactiviteit’ (Marie Curie-Sklodowska; Rutherford). Er komt namelijk iets ‘uit’ de atomen. In 1911 postuleerde Rutherford de aanwezigheid van een ‘kern’. De Deen Niels Bohr (1885-1962) bracht in 1912 de synthese van quantumtheorie (Planck), ‘kern’-model (Rutherford) en emissie-spectra (Rydberg).
Curriculum vitae Henk Kubbinga (RuG)
Studeerde Scheikunde aan de Vrije Universiteit (1966-1976): uitgebreid hoofdvak Orga-nische Chemie (Profs. Fritz Bickelhaupt en Gerhardt Klumpp), bijvak Geschiedenis der Natuurwetenschappen (Prof.Reijer Hooykaas).
1971-1988 leraar scheikunde in Amsterdam; in 1988 benoemd aan de RU-Groningen (KNAW-beurs).
1983, gepromoveerd, in 1996 gehabiliteerd in Parijs op de geschiedenis van (atoom- en) molecuultheorie. Proefschrift verschenen bij Springer-Verlag (2001).
2003-2005: tweedelige Nederlandse bewerking (Uitgeverij Verloren, Hilversum), getiteld De molecularisering van het wereldbeeld. Regelmatig hebben tussenstanden ter inzage gelegen tijdens KNCV-congressen. N.B. 2003 was door de KNCV uitgeroepen tot ‘Jaar van het molecuul’.
Sinds 2005 gewerkt aan een US-Engelse versie voor de mondiale markt, met steun van de Chemical Heritage Foundation (Philadelphia, PA), waar hij in 2006 heeft verbleven om het US-Engels te verbeteren. Titel boek: The molecularization of the world picture, or the rise of the Universum Arausiacum, in september jl. gedrukt met steun van diverse RuG-instanties. Ruwweg 1/3 van het boek betreft scheikunde.
