Любой школьник должен иметь представление о том, что наш мир и мы сами состоим из атомов. Откуда они взялись, кто их увидел, что там внутри? Понимание этого кирпичика сущего не столь ясно для большинства. Попытаемся просто и коротко рассказать об атоме.
1. Философия
Для многих, философия – это рассуждения странных дядек о непонятных вещах. Однако, очень часто наука начинается оттуда. Так было и с атомом.
Древнегреческий философ Демокрит впервые задумался о мельчайших элементах бытия. Он предположил, что все объекты состоят из атомов, т.е. неких неделимых частиц. У живых существ они наделены неким божественным началом, а у всего остального – просто формируют структуру.
Этим и объясняется разнообразие материального мира – атомы по-разному и разного типа складываются во всё наблюдаемое нами.
2. Тысячелетие забвения
До 18 века никакого упоминания об атомах в научной литературе практически не существовало. Всё так и осталось в кулуарах философии.
Однако, благодаря таким деятелям, как М. Ломоносов, А. Лавуазье, Дж. Дальтон атомистическая теория стала вновь становиться популярной.
Технологии не позволяли непосредственно доказать их наличия, но косвенные факты уже наблюдались. Атомы хорошо вписались в термодинамику, молекулярно-кинетическую теорию, что помогло человечеству сделать значительный шаг в развитии.
Дальнейшие намеки на существование атома и его внутренней структуры позволили определенные открытия и эксперименты:
- катодные лучи Крукса (поток отрицательных электронов);
- рентгеновское излучение (В. Рентген обнаружил, что это излучение способно проникать в другие вещества с разной степенью);
- радиоактивность (супруги Кюри заметили способность одних элементов в результате распада переходить в другие).
3. Модель Томсона
Дж. Томсон в конце 19 века открыл электрон. Это привело его к созданию первой научной модели атома. Он считал, что внутри этой частицы (которая положительна) содержатся хаотично разбросанные электроны (отрицательного заряда).
4. Модель Резерфорда
Ученик Томсона Э. Резерфорд решил проверить гипотезу своего наставника. Он облучал тонкую золотую пластинку альфа-частицами. Ожидалось, что лучи будут отклоняться по определенной заданной оси.
Случилось совсем иначе. Альфа-частицы вели себя непредсказуемо: то отскакивали в обратную сторону, то луч искривлялся под более острым углом, а то и вовсе проходил сквозь атом.
Планетарная модель, предложенная Резерфордом, не получила одобрения у коллег. Ведь если электроны вращаются вокруг тяжелого ядра, они должны излучать, что приведет их к падению на центральную часть. А этого не происходит.
5. Модель Бора
Чтобы разрешить означенное выше противоречие, Н. Бор усовершенствовал модель Резерфорда. Он предположил, что, если электроны вращаются по определенным устойчивым орбитам, они ничего не излучают, а, следовательно, могут это делать миллиарды лет.
При переходе на более высокую или низкую орбиты электрон излучает, что хорошо заметно в спектральных линиях.
6. Атомное ядро
Дальнейшие исследования привели к современной модели атома. Он состоит из электронов и ядра. Ядро, в свою очередь, заполнено протонами и нейтронами. И уже они состоят из кварков, обнаруженных в 1968 году.
Их размер – около 10 в минус 18 степени метра. Сам же атом имеет размер 10 в минус 10 степени метра.
--
Получается, атом действительно сложен по своей структуре. Только в последние 50 лет это удалось понять. Для этого понадобилось более 2000 лет с момента рассуждений Демокрита.
Спасибо за внимание. Подписывайтесь.