Фізика і хімія мікросвіту., Будова атома, Залік без клопоту

11.10.2015

Відмова від класичного уявлення про атоми як неподільних частках стався

у 1897 р. коли Дж. Томсоном був відкритий електрон – негативно заряджена частинка, входячи-ний до складу всіх атомів. Оскільки електрон має негативний заряд, а атом у цілому электронейтрален, було зроблено припущення, що в ньому крім електрона повинна бути позитивно заряджена частинка. Досліди Е. Резерфорда, в яких він бомбардував альфа-частинками листки металевої фольги, показали, що альфа-частинки відхиляються при ударі на різні кути, в тому числі і на 180°. Це означало, що частинки зустрічають на своєму шляху масивну, позитивно заряджену перешкоду дуже малих розмірів.

Так було відкрито атомне ядро – позитивно заряджена мікрочастинка, яка набагато менше атома, але в ній майже повністю зосереджена його маса.

Ще один крок до поглиблення знань про будову матерії був зроблений під час відкриття радіоактивності А. Беккерелем у 1896 р. коли він випадково знайшов, що солі урану засвечи-вають лежить у столі фотопластинку. В ході подальших досліджень було встановлено, що деякі елементи в природних умовах можуть випускати радіоактивні промені й у результаті перетворюються в інші хімічні елементи. Ці відкриття спростовували уявлення про атоми як про тверді і неподільних структурних елементах речовини.

Вдала модель атома була запропонована Резерфордом після його дослідів з альфа-частинками в 1911 р. Це була так звана планетарна модель атома, нагадувала Сонячну систему.

У центрі атома перебувало позитивно заряджене ядро, навколо якого оберталися негативно заряджені електрони, схожі на маленькі планети.

Інший напрям досліджень було пов’язано з вивченням поля і хвильових процесів у ньому. Адже до початку XX ст. у фізиці існувало два протилежних уявлення про матерії – корпускулярне і континуальне. Тоді вважалося, що вони ніяк не пов’язані один з одним.

Однією з найскладніших проблем фізики цього часу було побудова теорії теплового випромінювання абсолютно чорного тіла. Справа в тому, що згідно з розрахунками класичної електродинаміки, воно повинно було необмежено зростати, а це явно суперечило досвіду.

І в 1900 р. М. Планк припустив, що випромінювання енергії відбувається не безперервно, а визна-встановлених порціями – квантами. Ця гіпотеза стала початком нової ери у фізиці, так як її почали застосовувати з великою користю для пояснення інших явищ, також не поддававшихся пояснення в рамках класичної фізики.

Так, у 1905 р. А. Ейнштейн ввів поняття кванта світла і використовував його для пояснення фото-ефекту. При цьому було доведено, що світло має одночасно і корпускулярними, і волно-вимі властивостями. Так з’явилося поняття про корпускулярно-хвильовому дуалізм, пізніше розповсю-поширенням на весь мікросвіт. Це був революційний крок – визнати, що світло й з’єднування як хвиля, але випромінюється і поглинається як частинка. Після цього стало зрозуміло, як виникає фотоефект – вибивання електрона з речовини під дією світла: фотон вибивав електрон, якщо він мав достатню енергію (а значить, досить велику частоту), здатну подолати сили зв’язку електрона з речовиною.

У 1913 р. Н. Бор застосував ідею кванта для вирішення питання про будову атома, уточнивши пла-нетарную модель атома Резерфорда. Бор показав, що система атома існує на основі електромагнітних сил, а не гравітаційних, як вважав Резерфорд. Також модель атома Бора уточнювала, що в кожному атомі існує кілька стаціонарних орбіт електронів, рухаючись по яких, вони не випромінюють енергії. Лише при переході електрона з одного стаціонарного стану в інший атом випромінює або поглинає енергію.

Модель атома Бора добре описувала атом водню – найбільш простої з усіх можливих елементів, так як він складався з одного протона й одного електрона. Коли ж він спробував поширити свою модель на многоэлектронные атоми, то зіткнувся з великими труднощами. Отримані на практиці орбіти електронів в такому атомі сильно розходилися з розрахунковими значеннями, у зв’язку з чим довелося визнати, що електрон теж має хвильової природою. Тому електрон – не кулька, не точка, він володіє особливою внутрішньою структурою, яка до цих пір невідома. Насправді електрони як би «розмазані» по атому, утворюючи електронне хмара.

Наступний крок у створенні нової теорії був зроблений Луї де Бройлем, висунули в 1924 р. гіпотезу про хвильові властивості матерії. Він довів ідею кванта до логічного кінця і стверджував, що хвильові властивості притаманні не тільки квантам світла і електронам, але і протонів, атомів, молекул і навіть макроскопічним тілам. Зрозуміло, стосовно до макроскопічним тілам це не реальні хвилі, а абстрактно-математичні або, як їх назвав М. Борн, «хвилі ймовірності». Також їх називають хвилями де Бройля. Експериментальні свідчення, що підтверджують ідею вченого, були отримані в 1927 р. з відкриттям явища дифракції елект-рона. Пізніше була відкрита дифракція нейтронів, атомів і навіть молекул.

Так корпускулярно-хвильовий дуалізм став найважливішою властивістю матерії на мікрорівні. Будь-який об’єкт демонструє як властивості частинки, так і властивості хвилі. В силу цього будь-яка мікрочастинка має доповнюють один одного набором характеристик, що призводить до усвідомлення того факту, що існувала тривалий час поділ матерії на поле і речовина насправді вельми умовно.

Короткий опис статті: будова атома хімія Фізика і хімія мікросвіту. Наведено основні поняття світу елементарних частинок. Розглянуто одне з основних властивостей матерії хімії, матеріалів, методів управління, матері, нових, області, створення, хімічними, розгляд, розгляду, живих систем, перехід, проблем

Джерело: Фізика і хімія мікросвіту. — Будову атома — Залік без клопоту

Також ви можете прочитати