ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Современные представления о строении атома из "Физическая и коллоидная химия" Изучение явления радиоактивности позволило многое выяснить в области строения атома. Однако эти сведения невозможно было механически распространить на все остальные элементы, атомы которых в обычных условиях чрезвычайно устойчивы и не подвергаются распаду. Понадобилось расщепить стабильные атомы искусственным путем и установить, какие частицы при этом образуются. [c.13] С этой целью, начиная с 1906 г., Резерфордом, Гейгером и другими учеными была проведена серия опытов по обстрелу атомов различных легких элементов а-частицами, излучаемыми радиоактивными веществами. Оказалось, что подавляющее большинство а-частиц пролетало сквозь различные вещества, совершенно не изменяя своего направления небольшое количество а-частиц отклонялось от прямолинейного пути, а 2—3 частицы из 10 тысяч отскакивали обратно, как-будто бы встречая на своем пути непреодолимое препятствие. [c.13] Был сделан вывод, что вещества, кажущиеся на первый взгляд сплошными, имеют в высшей степени ажурное строение. В атомах оказалось больше пустого, чем заполненного пространства. Вот почему а-частицы могли свободно пролетать сквозь атомы, не изменяя своего направления. [c.13] Тот факт, что некоторые а-частицы отклонялись от прямолинейного пути, можно было истолковать так в атомах имеется некоторая очень малая положительно заряженная частица (в дальнейшем она получила название ядра атома), которая своим электрическим полем отклоняет пролетающую вблизи нее положительно заряженную а-частицу. При прямом столкновении с ядром а-частица, как обладающая меньшим электрическим зарядом, отбрасывалась назад. [c.14] Проведенные опыты с а-частицами позволили нарисовать приблизительно верную картину строения атома (планетарная модель). Атом по своему строению имеет сходство с Солнечной системой. В центре его находится положительно заряженное ядро. Вокруг ядра, подобно планетам вокруг Солнца, на различных и значительных расстояниях вращаются электроны. Радиус ядра примерно равен 10м, радиус же атома, с учетом электронных слоев, составляет 10 м. Следовательно, размер ядра в 10000 раз меньше размера атома в целом. [c.14] В ядре, которое составляет ничтожную часть объема атома, в основном, сосредоточена почти вся его масса. [c.14] Вследствие этого плотность ядерного вещества огромна. Подсчет показывает, что если бы удалось сложить ядра атомов так, чтобы они касались друг друга, то 1 см ядерного вещества весил бы 114 млн. т. В действительности с такими огромными плотностями не приходится встречаться в земных условиях, так как тяжелая ядерная материя раздроблена на крошечные ядра, находящиеся друг от друга на сравнительно больших расстояниях. [c.14] В ядре находится весь положительный заряд атома. Величина этого заряда была подсчитана для ядер атомов меди и серебра (Чедвик) на основании изучения рассеяния ими а-частиц. Оказалось, что положительный заряд ядер указанных элементов точно совпал с порядковыми номерами их в периодической системе. Это же подтвердилось и у других элементов. Таким образом, порядковый номер, который Д. И. Менделеев поставил каждому химическому элементу, получил глубокий физический смысл. Число электронов, вращающихся вокруг ядра, также соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе. Таким образом, в целом атом электронейтрален. [c.14] В результате проведения многочисленных ядерных превращений, о которых будет сказано в дальнейшем, удалось установить, какие частицы составляют ядра атомов. [c.14] Протон представляет собой ядро атома водорода и обозначается 1 или 1Н . Цифра внизу слева обозначает положительный заряд, вверху справа — массу частицы. [c.15] Наиболее простым является строение атома водорода (порядковый номер 1). В его ядре находится один протон, вокруг которого вращается один электрон. У атома гелия в ядре содержится два протона и два нейтрона, а на электронном слое — два электрона. При переходе от элемента к элементу состав атомов становится все более сложным. У урана (порядковый номер 92) в ядре атома уже имеется 92 протона и 146 нейтронов, а 92 электрона образуют электронную оболочку. По мере увеличения положительного заряда устойчивость тяжелых ядер понижается, что проявляется в усилении радиоактивности. [c.15] Число нейтронов в ядре атома любого элемента находится по разности п -=А—Р. Например, у элемента А1 (порядковый номер 13, атомная масса округленно 27) в ядре атома содержится 13 протонов и 27 — 13 = 14 нейтронов. [c.15] Природа сил внутриядерного стяжения протонов и нейтронов, действующих на очень близких расстояниях, еще недостаточно выяснена. Замечено, что чем больше положительный заряд ядра, тем больше для преодоления сил отталкивания требуется нейтронов, которые как бы цементируют ядро. [c.15] Если у легких элементов (С, М, О, 8, Р, Ыа я др.) число нейтронов примерно равно числу протонов, то у тяжелых элементов число нейтронов уже на много превышает количество протонов. Например, у золота (порядковый номер 79, атомная масса 197) число протонов 79, а число нейтронов 197—79=118. [c.15] Выяснение состава атом,ных ядер помогло разобраться в явлении изотопии. Изотопы одного и того же элемента имеют з ядрах одинаковое число протонов, но отличаются числом нейтронов. Поэтому массы их различны, а химические свойства, определяемые положительным зарядом ядра и количеством электронов во внешнем слое, одинаковы. Изотопы урана и 9211 2 имеют в ядрах по 92 протона и соответственно 143 и 146 нейтронов. [c.15] Легкий водород 1Н имеет в ядре только один протон. Дейтерий (тяжелый водород) 1Н2 содержит в ядре 1 протон и 1 нейтрон. В ядре сверхтяжелого изотопа водорода, трития, 1 имеется 1 протон и 2 нейтрона. [c.15] Превращение одного из нейтронов ядра в протон, сопровождающееся излучением электрона (р—-частицы) и нейтрино, имеет место при —-радиоактивном распаде. При этом число протонов, а следовательно и порядковый номер элемента становится на единицу больше. Элемент, образовавшийся при р—-распаде располагается в периодической системе на одну группу правее от исходного атомная масса его при этом практически не изменяется, так как масса нейтрона больше массы протона на ничтожно малую величину. [c.16] Превращение протона в нейтрон с излучением позитрона (Р+-частицы), нейтрино и образованием нового элемента с порядковым номером на единицу меньшим наблюдается при искусственной радиоактивности. [c.16] Позитрон — частица с массой электрона, несущая положительный заряд, равный по величине заряду электрона. Обозначается условно е+ или Впервые позитроны были обнаружены в составе космических лучей. [c.16] Наряду с атомным ядром, центральной и главной частицей атома, учеными также тщательно изучалась внешняя часть его — электронная оболочка. Как оказалось, электроны вращаются с большой скоростью вокруг ядра на различных расстояниях от него, образуя электронные слои. Эти слои называют энергетическими или квантовыми уровнями, так как запас (уровень) энергии электронов на каждом из них неодинаков (обозначается буквами К, Ь, М, N. ..). Наименьшим запасом обладают электроны первого, ближнего к ядру слоя (К). [c.16] Вернуться к основной статье