Развиваясь, наука трансформировала атомную теорию⚛️
Около 400 года до н.э. Демокрит счёл, что все окружающее состоит из крошечных и неразрушимых частиц. «Атомос» – в переводе «неделимый». По мнению философа, свойства материалов напрямую зависят от атомоса, из которого они состоят. К примеру, острые продукты насыщались частицами с заострёнными краями. К сожалению, толкование формы оказалось неправильным, однако он был на верном пути.
Теорию, кстати говоря, дискредитировал Аристотель. Учёный думал, что всё на планете состоит из земли, огня, воды и воздуха🌬️
Следующая «атомная» веха произошла аж через 2000 лет. Мир всполошил Джон Дальтон, британский химик и любитель метеорологии.
Мужчину заметили за проведением экспериментов. Путём смешивания газов он заметил, что большинство из них существовало независимо. Нечто новое было увидено при взаимодействии оксида азота и атмосферного кислорода. 36 мер чистого азотистого газа прореагировали со 100 метрами воздуха и дали 80 мер совершенно нового газа.
Путём других экспериментов Дальтон подтвердил, что газы реагируют друг с другом исключительно в фиксированном состоянии. Вывод и породил закон о кратных отношениях и теорию атомизма.
Следуя предположению химика, всё в мире состояло из атомов – крошечных и неразрушимо твёрдых сфер, которые уникальны для каждого отдельно взятого элемента. При этом атомы различных элементов могли воссоединяться, образуя всевозможные соединения.
До конца XIX века атомы воспринимались неделимыми. Первым, кто разрушил представление, стал англичанин Джозеф Джон Томсон.
Внутри почти вакуумной стеклянной трубки видимый пучок частиц генерировался путём приложения высокого напряжения к металлическим электродам. Поток частиц, образовывавшихся из металла, отклонялся от отрицательного заряда в сторону положительного. Эксперименты помогли физику построить первую атомную модель. В ней атом описывался частицей, состоящей из положительно заряженной массы с крошечными отрицательными зарядами, встроенными в неё.
Не отнёсся серьёзно к достижению коллеги Эрнест Резерфорд. На заре 1900-х новозеландец открыл альфа, бета и гамма-лучи. Круглый экран, покрытый сульфидом цинка, вспыхивал при попадании альфа-частиц. Мужчина ожидал, что частицы, вылетая из фольги, ударяются об экран позади неё. Правда большинство частиц действительно вели себя так, как ожидалось, но некоторые из них отклонились на угол более 90 градусов.
Опираясь на описанные наблюдения, он выдвинул новую модель атома, которая опровергала предыдущую. Большая часть массы атома была сосредоточена в положительно заряженном центре, а вокруг электроны вращались словно планеты, окружающие Солнце.
А вот Нильс Бор и в этой модели нашёл несоответствие😑 Он подумал, если бы электроны вращались вокруг положительно заряженного центра, то в один из моментов потеряли бы энергию и упали на ядро, превратив атомы в нестабильные. Подобного не наблюдалось. Тут пришла на помощь квантовая физика. Используя концепцию квантовой энергии, он предположил, что электроны движутся вокруг ядра по фиксированным орбитам или оболочкам.
Оболочка, которая расположена ближе к ядру, имеет наиболее низкую энергию, а самая дальняя – наиболее высокую. Если электрон переходит на орбиту с более низкой энергией, он отдает дополнительную энергию в виде излучения. Тем самым поддерживается атомная стабильность.
Невзирая на то, что модель Бора не соответствует действительности для сложных многоэлектронных систем, она по-прежнему является наиболее популярным представлением атомной структуры.
С установлением квантового поведения таких сущностей, как электрон, стало совершенно ясно, что атомная модель Бора не удовлетворяет принципу неопределенности Гейзенберга. По принципу неопределённости нельзя узнать точное расположение и траекторию движения электронов, следовательно, они не могут существовать на фиксированных орбитах.
Объединив концепцию двойственности волна-частица и принцип неопределенности, Эрвин Шредингер придумал квантово-механическую модель атома. В этой модели электроны вращались вокруг ядра не по круговым орбитам, а в виде электронных облаков на атомной орбитали, которая представляет собой область внутри атома, где вероятность нахождения электрона наиболее высока.
Кто знает, что предстоит нам узнать в будущем?🤗
