Строение атома. Рис. 85 Атом (с греческого неделимый) – это мельчайшая частица вещества, строение которой впервые было установлено Э.Резерфордом

Рис. 85

Атом (с греческого неделимый) – это мельчайшая частица вещества, строение которой впервые было установлено Э.Резерфордом. Резерфорд исследовал рассеяние α – частиц при прохождении их через тонкую металлическую фольгу (α-частица – это ионизированный атом гелия (Не). Заряд α-частицы равен +2е, а масса 4 а.е.м). Опыты показали, что большинство α-частиц испытывали лишь незначительные отклонения от прямолинейной траектории. Но были α-частицы, которые отклонялись на значительные углы. Были частицы, которые рассеивались и в обратном направлении. Рассмотрев эту задачу теоретически, Резерфорд пришел к созданию ядерной модели атома. Согласно этой модели, в центре атома находится ядро. Его размер ~10^–15 м. В ядре сосредоточена практически вся масса атома и весь положительный заряд. Вокруг ядра в области с размерами ~10^–10 м движутся электроны, масса которых значительно меньше массы ядра (рис. 85).

Модель атома имела ряд недостатков:

1) Атом должен быть неустойчивым, так как электроны, двигаясь вокруг ядра, теряют энергию, и радиус их орбиты уменьшается. В итоге электрон должен упасть на ядро. В действительности этого не происходит.

2) Потеря энергии электроном должна давать непрерывный спектр излучения. В действительности спектры излучения линейчатые.

Ядерная модель атома Резерфорда была усовершенствована Нильсом Бором. Его модель основана на постулатах:

Постулат стационарных состояний: Существуют некоторые стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает энергии.

Постулат, называемый правилом частот: при переходе атома из стационарного состояния в возбужденное поглощается энергия. При возвращении атома из возбужденного состояния в стационарное энергия излучается (рис. 86).

Рис 86
	стационарное состояние	возбужденное состояние	возвращение в стационарное состояние

hν – поглощаемая или излучаемая энергия.

Если энергия атома в двух состояниях соответственно W_n и W_m, то

│ W_m – W_n │= Δ W = hν.

Если Δ W > 0– поглощение кванта.

Если Δ W < 0– излучение кванта.

Теория Н. Бора сыграла огромную роль в развитии атомной физики, точно указав направление ее развития.

Дальнейшие исследования в области атомной и ядерной физики позволили установить строение атомного ядра. Важнейшими характеристиками ядра являются его заряд Z и масса М. Заряд ядра определяется количеством положительных элементарных зарядов, сосредоточенных в ядре. Носителем положительного заряда в ядре является протон. Его заряд 1,6·10^–19 Кл. Так как атом нейтрален, то заряд ядра определяет количество электронов в атоме. Распределение электронов происходит по энергетическим оболочкам, и зависит от их общего количества. То есть заряд ядра определяет распределение и состояние электронов в атоме, в частности, число электронов на внешней оболочке, от которого зависят химические свойства атома.

Масса ядра А практически совпадает с массой атома. Массы атомов измеряют в атомных единицах массы. В 1932 году был открыт нейтрон, обладающий массой, близкой к массе протона, но не имеющий электрического заряда. Д.Д. Иваненко сформулировал гипотезу о протонно-нейтронном строении ядра, по которой заряд ядра Z определяет число протонов, а разность А – Z = N – дает число нейтронов.

При измерении масс атомов оказалось, что атомы данного химического элемента, обладающие одинаковым зарядом, отличаются массой. Это изотопы. В ядрах изотопов отличается количество нейтронов. Количество протонов одинаково.

Протоны и нейтроны, входящие в состав атомного ядра, получили общее название – нуклоны.

Дата добавления: 2014-11-07