Атом представляет собой частицу вещества микроскопических размеров и массы. Она является наименьшей частью химического элемента и считается носителем его характеристик. В структуру этой частицы входят ядро и электроны. Ядро, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов. Эта теория впервые была сформулирована древними греками, но сильно отличалась от современной. Так кто же именно открыл атом?
Теории Демокрита
Атом представляет собой мельчайшую химически неделимую частицу вещества. Первым это понятие сформулировал древнегреческий ученый Демокрит еще в пятом-четвертом веках до нашей эры. Он считал, что характеристики конкретного вещества зависят от формы, веса и других особенностей формирующих его атомов.
При этом Демокрит утверждал, что в структуру твердых тел входят шероховатые частицы, которые позволяют веществам цепляться друг за друга. Вода же имеет гладкие атомы, за счет чего она течет. Более того, ученый был уверен, что даже человеческая душа состоит из атомов. При этом о понятии ядра в те времена речи еще не шло.
Предположения Дальтона об атоме
Примерно до начала девятнадцатого века вопросами материи или субстанции занимались исключительно философы. Однако потом английский ученый Джон Дальтон сформулировал атомную теорию. Это произошло в 1803 году.
Дальтон был скрупулезным исследователем. Он занимался взвешиванием образцов множества газов и находил отличия в их массе. Так, ученому удалось установить, что газы, подобно твердым веществам и жидкостям, включают очень мелкие частицы. Исследователь назвал их атомами.
После чего он определил относительные массы частиц, входящих в состав известных ему элементов. В результате своих экспериментов Дальтон выявил, что атомы разных веществ отличаются по свойствам и массе. Это легло в основу научного познания атомов.
Представление Томсона
В 1897 году британский исследователь Джозеф Томсон сделал устройство, которое позволяло проводить измерение отклонений катодных лучей в электрическом поле. Прибор включал стеклянную трубку и 2 электрода – анод и катод. С другой стороны трубку покрывало флуоресцирующее вещество. За счет этого она светилась под влиянием катодных лучей. Этот эксперимент дал возможность изучить строение частиц, которые входят в состав таких лучей.
Томсону удалось доказать, что в структуре катодных лучей присутствуют частицы с отрицательным зарядом, которые почти не имеют массы. Они получили название электронов. Впоследствии при помощи аналогичного устройства удалось открыть и другие частицы. Физик назвал их протонами. Их масса в 1823 раза превышала электроны. Они имели такое же значение заряда, но с положительным знаком.
Таким образом, английскому физику удалось обнаружить 2 частицы, которые входили в состав атома. К тому же он мог создавать его различные модели. Помимо этого, исследователь первым предположил, что в структуру атома входят элементарные частицы – электроны и протоны.
Томсон утверждал, что атом – это положительно заряженная сфера, которая имеет вкрапления электронов, имеющих отрицательный заряд. Другие ученые назвали его модель «сливовый пудинг», хотя она напоминала и булку с изюмом или арбуз с семечками.
При этом первые достоверные доказательства существования мельчайших частиц предоставил Альберт Эйнштейн в работе 1905 года, посвященной броуновскому движению. Однако эта проблема мало привлекала исследователя, поскольку он был погружен в создание теории относительности.
Как Резерфорд видел атомы
Самые важные достижения в формулировании атомной теории принадлежат Эрнесту Резерфорду. В 1910 году он занимался изучением рассеивания α-частиц, которые проходят через тонкую золотую фольгу и падают на свинцовый экран. α-частицы представляли собой ядра атома гелия. Как правило, они слегка отклонялись от исходного направления.
При этом некоторые из них резко изменяли направление движения, как будто сталкивались с преградой. Отдельные элементы летели в прямо противоположном направлении. После проведения сложных расчетов ученый понял, что такая ситуация возможна только при наличии ядра в центральной части атома. В нем сконцентрирован весь положительный заряд частицы и его масса.
В 1911 году Резерфорд сформулировал планетарную модель строения атома. В его центре располагается ничтожное ядро, которое включает частицы с положительным зарядом. Вся масса частицы тоже сконцентрирована в ядре. Вокруг него по орбитам, напоминающим планетарные, вращаются электроны. Модель Резерфорда получилась весьма наглядной, однако сразу были обнаружены ее недочеты:
- Электрон крутится вокруг ядра при помощи центростремительной силы. Это означает, что он движется с ускорением. Поскольку электрон представляет собой еще и заряженную частицу, то спустя некоторое время он должен излучать энергию. Как следствие, электрону нужно упасть на ядро, а атому – прекратить свое существование. Однако этого не происходит.
- Атом гелия, к примеру, обладает массой, равной 4. Это в 4 раза больше массы одного протона. При этом атом включает всего 2 протона. Таким образом атомная теория Резерфорда была несколько ошибочной.
В 1913 году во время исследований рентгеновских лучей Генри Мозли выдвинул предположение, что ядро, помимо протонов, включает нейтральные частицы. При этом их масса равна массе протона. Это предположение удалось подтвердить только в 1932 году. Это сделал Джеймс Чедвик.
В настоящее время совокупность протонов и нейтронов в атомном ядре называется нуклонами. При этом их массу именуют массовым числом. Протоны обозначаются как порядковый номер элемента. Также применяется термин «атомный номер».
Исследования Нильса Бора
В 1913 году датский исследователь Нильс Бор выдвинул собственную теорию строения атома. Он полностью не отрицал учение Резерфорда, однако внес в него ряд уточнений. По мнению Бора, электроны вокруг ядра вращаются не произвольно, а по строго установленным орбитам. При этом они не поглощают и не выделяют энергию. Как следствие, Бор отмечает, что электроны в атоме не подчиняются закономерностям классической физики. Впоследствии вывода Бора были переработаны. В результате появилось новое направление в квантовой физике, объясняющее строение частиц.
Атомная теория была сформулирована еще в античные времена, но сильно отличалась от современной. С течением времени свои идеи по этому поводу высказывали многие исследователи. Они внесли много усовершенствований в теории друг друга. Это существенно повлияло на дальнейшее развитие науки.
Сообщение появились сначала на .
Комментарии (0)