ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Современные представления о строении атома из "Основы физической химии Издание 2" Более 2000 лет тому назад выдающийся римский поэт Лукреций в поэме О природе вещей в своеобразной стихотворной форме описал учение древнегреческого философа Демокрита о мельчайших невидимых частичках, из которых построен весь мир. Демокрит считал, что тела только кажутся сплошными, в действительности они состоят из мельчайших частиц. У различных веществ эти частицы различны, но они настолько малы, что увидеть их невозможно. Демокрит назвал такие мельчайшие, неделимые частицы атомами, что по-гречески означает неделимые . Но эти утверждения были забыты и более 1000 лет господствовало учение Аристотеля, отрицавшее существование атомов. По мнению Аристотеля, все вещества могут взаимно превращаться друг в друга и любое тело может делиться до бесконечности. [c.11] В XVI в. с учением об атомах открыто выступил Джордано Бруно. В 1647 г. во Франции была издана книга Пьера Гассенди об атомах, в которой утверждалось, что все вещества в мире состоят из неделимых частиц — атомов, отличающихся друг от друга формой, величиной и весом. [c.11] Велика заслуга М. В. Ломоносова в развитии учения об атомах. Он считал, что атом — не только мельчайшая частица, но и частица, обладающая определенными для данного элемента химическими свойствами. Великий русский ученый впервые указал на различие между атомами и молекулами. Значительный вклад в разработку атомистической теории внес английский физик Д. Дальтон (1803 г.). В 1860 г. Международный съезд химиков принял решение различать понятия атома и молекулы. [c.11] Новые открытия физиков в конце XIX и начале XX вв. показали, что атомы имеют сложное строение и неделимы лишь в химическом отношении. Важнейшими были открытия рентгеновских лучей в 1895 г. немецким физиком В. Рентгеном и явления радиоактивности (от латинского слоя радиус — луч) в 1896 г. французским физиком А. Беккерелем. Тщательное изучение радиоактивного излучения в магнитных и электрических полях показало, что это излучение сложное и состоит из а-, р- и у-лучей. [c.12] Первые попытки проникнуть в строение атома были сделаны английским ученым Д. Томсоном, который заинтересовался природой катодных лучей. Рядом с разрядной трубкой, представляющей собой стеклянный баллон с выкачанным воздухом и впаянными в оба конца электродами, Д. Томсон поместил металлическую пластинку. Когда пластинка была заряжена положительно, катодные лучи притягивались ею, когда отрицательно — отталкивались. [c.12] О своем открытии Д. Томсон сделал сообш,енне в Лондонском королевском обществе 29 апреля 1897 г. Этот день и считается датой открытия первой элементарной частицы, входяш,ей в состав атома, — электрона. [c.13] В 1900 г. были сделаны два крупных открытия в области световых явлений. Немецкий физик М. Планк установил, что характер излучения дискретный (прерывистый), и ввел понятие квант действия . Русский ученый П. Н. Лебедев открыл и экспериментально измерил давление света. В дальнейшем было высказано предположение, что свет должен обладать массой. [c.13] В 1905 г. А. Эйнштейн создал теорию относительности и вывел фундаментальный закон взаимосвязи массы и энергии. Им же было введено понятие фотон , или атом света . [c.13] В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд экспериментально доказал существование ядра. Он изучал рассеяние а-частиц при прохождении их через очень тонкие металлические пластинки. Было установлено, что некоторые а-частицы при прохождении пластинки резко изменяют свой путь, а некоторые даже отскакивают назад. Следовательно, а-частицы сталкиваются с какими-то положительно заряженными частицами. На основании этих экспериментов был сделан вывод, что весь положительный заряд атома сосредоточен в его центре. [c.13] Развивая исследования, Резерфорд разработал планетарную модель атома, согласно которой весь положительный заряд атома сосредоточен в его центре — ядре, а отрицательно заряженные электроны вращаются по определенным орбитам вокруг ядра. [c.13] Чтобы уточнить, что представляют собой положительные заряды в ядре, Резерфорд бомбардировал электронами атомы водорода. Он обнаружил, что нейтральные атомы водорода превращаются в положительно заряженные частицы (тогда уже было известно, что в состав атома водорода входит один электрон и один положительный заряд в центре)- Элементарную частицу ядра, несущую положительный заряд, Резерфорд назвал протоном (по гречески рго1оз — первый). Таким образом были открыты две элементарные частицы, входящие в состав атома — электрон и протон. [c.13] ЕхИ — энергия атома в различных стационарных состояниях. [c.15] На основании теории Бора были определены стационарные орбиты электрона атома водорода, энергетический уровень атома, соответствующий этим орбитам электронов, а также переходы электрона с одной орбиты на другую и соответствующие этим переходам частоты квантов излучения. [c.15] В последующие годы (1916 г.) теория атома Бора была несколько усовершенствована А. Зоммерфельдом, который, не меняя ее принципиально, обосновал, что наряду с круговыми могут существовать эллиптические орбиты вращения электронов. [c.15] Несмотря на то, что теория строения атома Бора имела большое значение для развития физики, она не отражала действительную картину поведения электрона, так как совместить законы обычной механики и положения квантовой теории невозможно. Атом, построенный аналогично планетарной системе, не может существовать, так как движение по замкнутой орбите есть движение с ускорением, а всякое тело, несущее заряд и двигающееся с ускорением, непременно должно излучать энергию в виде электромагнитных волн. Таким образом, электрон непрерывно теряет энергию и должен упасть на ядро. Вместе с тем атом стабилен, и это означает, что электрон не может быть обычной частицей, отличающейся от макротел только своими размерами. [c.15] Особенность электрона, как и других элементарных частиц, заключается в его двойственной противоречивой природе. В свойствах электрона, в законах его движения проявляется неразрывность двух качественно различных форм существования материи — формы вещества и формы поля. Таким образом, представление о движении электронов вокруг ядра по определенным орбитам подобно движению планет вокруг солнца, нельзя считать верным. [c.15] Согласно квантовой теории, электрон, вращаясь вокруг ядра, может в любой момент находиться в любом месте. Для атома водорода орбиты Бора характеризуют не единственно возможные положения электрона в атоме, а лишь его наиболее вероятные местонахождения. [c.15] Молодые французские ученые Фредерик и Ирен Жолио-Кюри пропускали бериллиевое излучение через вещества, содержащие водород. Они обнаружили, что под действием этих лучей. ядра атомов водорода начинают двигаться значительно быстрее и что величина их скорости не может быть объяснена воздействием электромагнитных волн. О своих наблюдениях они сообщили на заседании Парижской академии наук в январе 1932 г. [c.16] Английский физик Д. Чедвик, работающий в лаборатории Э. Резерфорда, повторил и проверил опыты Жолио-Кюри, на основании чего было установлено, что бериллиевое излучение — это не электромагнитные волны, частицы бериллиевого излучения не имеют электрического заряда. [c.16] Отсутствием заряда и объясняется высокая проникающая способность бериллиевого излучения. Так как электрические заряды ядра и электронные оболочки атомов на бериллиевое излучение не действуют, то оно свободно проходит через атом. [c.16] Вернуться к основной статье