Розвиток уявлень про будову атома

22.09.2015

Розвиток уявлень про будову атома

Розвиток уявлень про будову атома
Поняття атом (грец. «atomos» – неподільний) ввів Демокріт. У Демокріта атоми виступають в ролі першооснови. Вони неділимі, різняться за величиною, вагою, формою і знаходяться у вічному русі. Після Демокріта вчення про атомах було на багато століть забуто. Відродив атомистическую теорію англійський фізик і хімік Джон Дальтон. Він ґрунтувався на відкритих на той час закони хімії та експериментальних даних про будову речовини. Таким чином, встановив, що атоми одного елемента мають однакові властивості, а різних елементів – розрізняються за властивостями. Дальтон ввів важливу характеристику атома – атомну масу і для дуже багатьох елементів були встановлені її відносні значення. У своєму атомно-молекулярному вченні Дальтон дає характеристику атому: «Атом неподільний, вічний і непорушний».

Про складності будови атома свідчать експериментальні відкриття, зроблені в науці на рубежі кінця 19-початку 20 століття.

У 1879 році Крукс відкрив катодні промені, що представляють собою потік електронів у вакуумовану трубці, що містить катод і анод. Англійський фізик Джозеф Томпсон назвав частинки катодних променів електронами.

Російський вчений Столєтов відкрив явище фотоефекту – випущення металом електронів під дією падаючого на нього світла.

Значущим стало відкриття Рентгеном Х-променів, пізніше названих рентгенівськими в честь вченого. Ці промені являють собою електромагнітне випромінювання подібне світла з набагато більш високою частотою, испускаемой при дії на них катодних променів.

Великий внесок у розвиток уявлень про елементарні частинки внесли французький фізик Антуан Анрі Беккерель і подружжя Кюрі, відкривши явище радіоактивності. Радіоактивність – це явище мимовільного перетворення одного хімічного елемента в інший, що супроводжується випущенням електронів або інших частинок і рентгенівського випромінювання.

Ці експериментальні дані свідчать про те, що атом – сложноустроенная система.

Розвиток уявлень про будову атома
Атомно-молекулярне вчення в хімії

Однією з перших моделей будови атома стала модель англійського фізика Джозефа Томсона, запропонована ним у 30-ті рр. 19 століття, – так званий «пудинг з родзинками»: атом являє собою сферу позитивного електрики з вкрапленнями електронами.

Для перевірки цієї моделі в 1899-1911 рр. англійський фізик Ернест Резерфорд провів досвідчені дослідження і сформулював планетарну (ядерну) теорію будови атома. Згідно цієї моделі, в центрі атома знаходиться дуже маленьке ядро, розміри якого приблизно в 100’000 разів менше розмірів самого атома. В ядрі зосереджена практично вся маса атома. Воно має позитивний заряд. Навколо ядра рухаються електрони заряджені негативно. Їх кількість визначається зарядом ядра.

Проте така модель мала свої недоліки:

1) Резерфорд не зміг пояснити стійкості атома. Рухаючись навколо ядра, електрон витрачає енергію і в якийсь момент, витративши її всю, він повинен зупинитися – впасти на ядро, що рівносильно загибелі атома. Але насправді атоми – структури досить стабільні.

2) Резерфорд не зміг пояснити лінійний характер атомних спектрів. Відповідно до його моделі, електрон повинен випромінювати енергію постійно і тому атомний спектр повинен бути суцільним, але експериментальні дані доводили протилежне: спектр не суцільний, а переривчастий. Це означає, що електрон випромінює енергію порціями.

Свою теорію будови атома, засновану на планетарній моделі і квантової теорії, в 1913 році запропонував датський фізик Нільс Бор. Основні положення він сформулював у вигляді постулатів:

I. Електрон може обертатися навколо ядра по певним, стаціонарним круговим орбиталям.

II. Рухаючись по стаціонарній орбіті, електрон не випромінює енергію.

III. Випромінювання електромагнітної енергії (або її поглинання) відбувається при переході електрона з однієї стаціонарної орбіти на іншу.

Але і ця модель не була досконалістю, в ній також були присутні протиріччя. «Врятувати» теорію Бору намагались багато вчених.

У 1932 році Іваненко запропонував протонно-нейтронну модель ядра. Цю теорію розвинув Гейзенберг. Ця модель будови атома існує досі, поєднує в собі всі попередні моделі «виправляє» їх недоліки. Суть теорії в тому, що атомне ядро складається з протонів і нейтронів. В сукупності вони називаються нуклони. Число протонів в ядрі («+» заряд) характеризує його заряд. Кількість електронів («-» заряд), які рухаються навколо ядра, що відповідає кількості протонів в ньому. Електрони рухаються по певним атомним орбиталям, які можуть існувати в різних формах. При переході з орбіталі на орбіталь випускається чи поглинається електромагнітна енергія.

Короткий опис статті: будова атома хімія

Джерело: Розвиток уявлень про будову атома

Також ви можете прочитати