4. БУДОВА АТОМА

4. БУДОВА АТОМА

4.1. Історія вивчення

Поняття “атом” вперше зустрічається у творах давньогрецьких філософів і означало найдрібніші, неподільні (гр. atomos – неподільний) частинки, з яких складається світ. Вважалось, що атоми вічні, здатні рухатись і мають настільки малі розміри, що виміряти їх неможливо.

Такі уявлення про атоми були поширені до початку ХХ ст. Перші докази складності будови атома були одержані при вивченні проходження електричного струму через рідини і гази (М. Фарадей). Було встановлено, що електрика існує у вигляді окремих одиничних зарядів, які під дією електричного поля у вакуумі відхиляються до катода (позитивний полюс). Ці “катодні промені” (У. Крукс, 1876 р.) – мали негативний заряд і були названі електронами (Дж. Томсон, 1907 р.). В. Рентген (1895 р.) відкрив новий вид випромінювання – електромагнітні промені (названі ним Х-промені, зараз – рентгенівське випромінювання), які випускає речовина при попаданні на неї катодних променів.

Ще одним свідченням складності будови атомів стало відкриття здатності атомів певних елементів самовільно розпадатись. Це явище дістало назву “радіоактивність” (А. Бекерель (1896 р.), подружжя Ж. Кюрі і М. Склодовська-Кюрі (1898 р.)).

Подальші відкриття ядра, протона, нейтрона, визначення зарядів елементарних частинок, надихнули вчених на створення моделей атома. Першу модель атома запропонував Дж. Томсон у 1903 р. Атом він уявляв як певну кількість позитивно зарядженої речовини – “тіло атома”, у яку вкраплені негативно заряджені електрони (як родзинки у булку) (рис. 4.1). Сумарний заряд електронів в електронейтральному атомі приймався рівним заряду позитивно зарядженого тіла атома.

Подальше вивчення Е. Резерфордом (1907 р.) проходження a-частинок (ядра Не2+) через тонку металічну (срібну або золоту) фольгу показало, що більшість з них проходить через фольгу вільно і лише деякі змінюють траєкторію руху. Це навело вченого на думку, що атом побудований на зразок сонячної системи, тому запропонована ним модель атома була названа “планетарна модель будови атома” (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Планетарна модель атома Е. Резерфорда

Згідно Резерфорду, у центрі системи (атома) розміщене маленьке позитивно заряджене ядро, в якому сконцентрована майже вся маса атома. Навколо ядра рухаються електрони (планети), кількість яких визначається зарядом ядра, який чисельно рівний порядковому номеру елемента у Періодичній системі Д.І. Менделєєва (Г. Мозлі, 1913 р.). Усі електрони утворюють електронну оболонку атома. Максимальна відстань від ядра атома до найдальшої точки траєкторії руху електронів визначає розмір атома – атомний радіус.

Однак, планетарна модель атома Резерфорда мала певні недоліки. Одним з найочевидніших було те, що при обертанні електрон має втрачати енергію і наближатись до ядра, врешті-решт впавши на нього, що призвело б до зникнення атома. Однак цього ніколи не відбувається.

Для усунення цієї та деяких інших суперечностей, Н. Бор (1913 р.) запропонував доповнити теорію будови атома Резерфорда постулатами (положення, які приймають без доведення):

  1. електрон може рухатись навколо ядра лише по певних колових – стаціонарних – орбітах;
  2. рухаючись по стаціонарній орбіті електрон не випромінює і не поглинає енергію.

Такі уявлення про будову атома були близькими до сучасних.