В своих статьях я часто рассматриваю различные процессы на атомном уровне. Потому как без понимания из чего состоит атом, сложно понять процессы, происходящие в различных веществах. И в каждой статье мне приходится хотя бы мельком, но затронуть строение и планетарную модель атома. Далее я подробно расскажу из чего состоит, и что из себя представляет любой атом в общепринятой планетарной модели.
Начнем с самого простого, почему именно такое название «планетарная модель строения атома»? Ответ довольно простой, подобно тому, как планеты, в нашей галактике, вращаются вокруг солнца. Электроны, в атоме, вращаются вокруг ядра. Получается вот так красиво. Самое большое что знает человечество, по строению подобно самому маленькому из известного. Но на самом деле это не так. Наша галактика далеко не предел космоса и уже сейчас известно, что элементарные частицы, из которых состоит атом, сами состоят из более мелких фундаментальных частиц. А с продвижением науки нам будут открываться все более новые рубежи познания. Но все равно красиво.
Фундаментальные частицы мы сегодня рассматривать не будем, это отдельная тема для отдельной публикации. Планеты с солнцем тоже пока оставим на потом. Рассмотрим планетарную модель строения атома, предложенную в начале прошлого века британским ученым Эрнестом Резерфордом. Помимо рассматриваемой сегодня модели есть и другие. Например, модель Томсона, открытая за пару лет до модели Резерфорда. Описывать ее не буду, потому что было доказано что она не верна. Помимо уже не актуальных моделей есть и такие которые никак не противоречат планетарной, а являются ее логическим развитием. Например, модель строения атома Н. Бора или Квантово-механическая модель.
Кто-то, возможно, считает, что для понимания общего принципа происходящего, нет необходимости в запоминание фамилий ученых и дат их открытия. Отчасти я вас понимаю, но считаю, что определенный объём знать нужно. Поэтому здесь буду приводить самый минимум.
Согласно представлению Резерфорда, атом состоит из ядра и вращающегося вокруг него, на разных энергетических уровнях, отрицательно заряженных электронов. Ядро в свою очередь состоит из положительно заряженных протонов, и имеющих нейтральный заряд нейтронов.
Давайте возьмем для рассмотрения атом меди. Как мы уже говорили, он, как и любой атом, имеет в своем составе ядро. Ядро состоит из 29 положительно заряженных протонов и 35 нейтральных нейтронов. Вокруг этого ядра на четырех энергетических уровнях вращаются 29 электронов. На самом ближнем к ядру, энергетическом уровне, расположены 2 электрона. Так как они имеют отрицательный заряд, а ядро имеет положительный заряд, и как мы знаем разноименные заряды притягиваются друг к другу. То эти два электрона очень крепко держатся за свое место и сместить их оттуда очень сложно. Дальше идет второй энергетический уровень, на нем расположены 8 электронов. У них, электрическая связь с ядром немного слабее чем на первом уровне, но все еще большая. На третьем уровне располагаются целых 18 электронов. И на самом крайнем, четвертом уровне, находится 1 электрон. У него, как и у всех электронов, расположенных так далеко от ядра, сила притяжения очень маленькая. И он может свободно перемещаться с крайней орбиты одного атома на крайнюю орбиту другого атома. Такой электрон называют валентным или свободным электроном.
В большинстве атомов, в нормальном состояние, число положительно заряженных частиц (протонов) и количество отрицательно заряженных частиц (электронов) равно друг другу. Поэтому атомы в целом, находятся в нейтральном состояние. Но если с помощью какой-нибудь сторонний силы забрать у атома меди один электрон, то количество положительно заряженных протонов будет больше, чем электронов. И атом станет положительно заряженным. А если наоборот, на внешний энергетический уровень закинуть дополнительно 1 электрон. То отрицательных зарядов станет больше, чем положительных. И атом будет иметь отрицательный заряд.
Есть теория корпускулярно-волнового дуализма и даже опыт, которые подтверждают, что электрон может вести себя и как частица и как волна, в зависимости от разных ситуаций.
Электроны могут свободно перемещается с внешнего энергетического уровня одного атома на соседний, и даже между самими энергетическими уровнями. А при определенных обстоятельствах, они могут даже покинуть ядро и существовать отдельно.
Чего не скажешь про протоны. Количество протонов в ядре, характеризует вещество. Допустим в ядре нашего атома меди 29 протонов. А если бы их там было 30, то это был бы уже цинк. Теоретически разделить ядро можно, но при этом будет выделятся огромное количество энергии. Собственно, этим и занимаются атомные электростанции, на которых происходит превращение урана 238 в плутоний 239. Вообще манипуляции с количеством протонов в ядре атома, это трудозатратно и не безопасно.
Вывод.
Все вещества, которые нас окружают состоят из атомов. Принадлежность атома к тому или иному веществу определяется количеством положительно заряженных протонов в ядре. Их количество совпадает с порядковым номером элемента в периодической таблице имени Д. И. Менделеева. Если каким-либо образом изменить количество протонов в ядре атома. То изменится и вещество, которое состоит из этих атомов.
С электронами ситуация попроще. Их количество в атоме может манятся, без каких-либо серьезных последствий. Если количество электронов в атоме равно количеству протонов, то атом электрически нейтрален. Если количество электронов в атоме больше, чем количество протонов, то атом отрицательно заряжен. Если количество электронов в атоме меньше, чем количество протонов, то атом положительно заряжен.
Рассмотренная нами модель атома, не является абсолютно верной и неопровержимой. Уже сейчас она не может ответить на определенные вопросы. Для ответов на них были разработаны последующие не противоречащие ей теории, такие как модель строения атома Н. Бора или Квантово-механическая модель. Но и они не отвечают на все имеющиеся вопросы. Я, как и многие считаю, что в будущем будет открыта единственно верная модель строения атома. А пока ее нету мы будем придерживаться наиболее приближенной к правдоподобной на сегодняшний день.
Спасибо что прочитали статью, подписывайтесь на канал. Читайте другие публикации на моем канале, ставьте лайки и оставляйте комментарии.
