ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы История представления об атоме из "Электронные структуры атомов и химическая связь" Мысль о дискретном (прерывистом) строении всего сущего зародилась в глубокой древности. Судя по дошедшим до нас сведениям, впервые достаточно цельно эта мысль выражена в V в. до нашей эры в философии древних греков Левкиппа и Демокрита. Они же первым употребили слово атом для обозначения мельчайших неделимых частиц материи ( атом — atomos — по-гречески значит неделимый ). Согласно учению Демокрита, все тела состоят из атомов и межатомных пустот. Разнообразие тел определяется разнообразием форм и размеров атомов. [c.3] Представления древних греков были гениальной догадкой. Однако, поскольку эти представления были чисто умозрительными, они не получили широкого распространения. Об атомах снова заговорили лишь много лет спустя — в период зарождения естественных наук. Р. Бойль, П. Гассенди, Д. Бруно, И. Ньютон и другие ученые эпохи Возрождения в той или иной форме признавали атомы. Самым последовательным атомистом в XVHI в. был М. В. Ломоносов. [c.3] Гипотеза об атомном строении материи получила признание лишь в середине XIX в., в форме, предложенной английским ученым Д. Дальтоном. Ко времени появления атомной гипотезы Дальтона стали известны многие химические законы сохранения массы, постоянства состава, эквивалентов и др. Эти важные химические законы можно было объяснить только на основе атомных представлений, что явилось веским аргументом в пользу атомов. [c.3] В конце XIX и в начале XX в. были открыты явления, которые можно было истолковать только исходя из представлений о сложности и делимости атомов. [c.4] Исследование катодных лучей (невидимых лучей, исходящих из катода под действием высокого напряжения) показало, что они являются потоком электронов — особых частиц с массой 9,109-10 кг и с минимально возможным отрицательным зарядом 1,602-10 (4,803-10- СГСЭ . Электроны вырывались из атомов при любых материалах катода, что указывало на содержание электронов в любых атомах. [c.4] Французский ученый А. Беккерель открыл явление, которое заключалось в распаде атомов урана,— явление радиоактивности урана. Вскоре обнаружили радиоактивность и других тяжелых атомов. Среди частиц, образующихся при распаде атомов, оказались электроны. [c.4] Приведенные и многие другие факты с несомненностью указывали на то, что атом сложен и что в состав его входят электроны. [c.4] Дальнейшее развитие представлений о строении атома связано с уточнением планетарной модели атома. [c.5] С помощью исследований английского ученого Г. Мозли и учеников Э. Резерфорда к 1920 г. было выяснено, что величина заряда ядра атома, если за единицу величины заряда принять заряд электрона, равна порядковому номеру соответствующего элемента в системе Д. И. Менделеева. В силу нейтральности атома стало очевидным, что и количество электронов в атоме равно порядковому номеру элемента. [c.5] Впоследствии изучение строения атома шло параллельно в двух направлениях исследовалось атомное ядро и электронная оболочка атома. В соответствии с темой книги вопросы, связанные со строением ядра, в ней не рассматриваются. [c.5] Движущей силой в исследованиях электронной оболочки атомов было стремление объяснить их свойства, безусловно связанные с поведением электронов и необъяснимые с точки зрения модели Резерфорда, в частности, устойчивость атомов. По законам классической электродинамики электрон, двигаясь вокруг ядра, неизбежно теряет энергию. С уменьшением запаса энергии у электрона радиус его вращения должен непрерывно уменьшаться и в результате электрон должен упасть на ядро. Фактически же атом представляет собой устойчивую систему. [c.5] С точки зрения модели Резерфорда нельзя было также объяснить периодичность в изменении свойств атомов с последовательным изменением зарядов их ядер, т. е. периодический закон Д. И. Менделеева. Не удалось Э. Резерфорду объяснить и такое важное свойство атомов, как атомные спектры. [c.5] Атомные спектры состоят из отдельных линий — это линейчатые спектры. Число и расположение линий в спектре характеризует состав данного излучения. На рисунке 1,а приведен атомный спектр водорода в определенных пределах длин волн. [c.6] Отметим, что, кроме эмиссионных спектров — спектров испускания, снимают так называемые абсорбциоппые спектры — спектры поглощения. Абсорбционные спектры получают, анализируя излучение известного состава после того, как оно прошло через данное вещество и частично абсорбировалось этим веществом. Линии в абсорбционных атомных спектрах соответствуют длинам волн монохроматических лучей, поглощенных при прохождении излучения через совокупность атомов данного веществ а. Абсорбционные спектры обычно снимают, пропуская излучение известного состава через вещества, состоящие из молекул. Полученные при этом спектры называются молекулярными. Получить эмиссионные молекулярные спектры в большинстве случаев невозможно, так как для того, чтобы вызвать излучение вещества, нужно его нагреть до температуры, при которой молекулы, как правило, разрушаются. Расположение линий в эмиссионных и абсорбционных спектрах для любого вещества при данных условиях совпадает, поэтому обычно говорят просто об атомных или молекулярных спектрах, не указывая их происхождения. Отметим, что молекулярные спектры не линейчаты, как атомные, а полосаты. Более подробный разговор о молекулярных спектрах впереди. [c.7] Каждый вид атомов характеризуется строго определенным расположением линий в любой области его спектра. Оно постоянно для данного вида атомов и не повторяется у других видов атомов. Именно на этом основан метод спектрального анализа, с помощью которого были открыты многие элементы. [c.7] Устойчивость атомов и природу атомных спектров объяснил в 1913 г. датский физик Н. Бор. [c.8] Из формулы (6) видно, что радиус ближайшей к ядру — первой боровской орбиты Гг, для которой п=1, равняется 0,529 А радиус второй орбиты (при /г=2) Гг=0,529x2 = =2,116 А радиус третьей орбиты (при п=3) Гз=0,529х X 3 =4,761 А и т. д. Орбиты с радиусами промежуточными между Гь Гг, Гз,. .. согласно постулатам Н. Бора невозможны. [c.9] В этой формуле, как и в формуле (4), единственная переменная величина п. Так как п принимает определенные значения ( =1, 2, 3,. ..), энергия электрона может принимать только определенные значения, т. е. в соответствии с теорией Бора энергия электрона, как и радиус его возможных орбит, изменяется определенными порциями — квантуется. [c.10] Обычно энергию электрона выражают в электрон-вольтах (зв) 1 эрг=6,24-10 зв, поэтому 1=—2,18-10 6,24х X 10 =—13,6 (5в). [c.10] Энергия электрона тем больше (абсолютное ее значение тем меньше), чем больше радиус дозволенной орбиты. [c.11] Вернуться к основной статье