ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Порядковый номер элементов в периодической системе Менделеева и планетарная модель атома из "Новые элементы в периодической системе Д И Менделеева Издание 2" В 1911 г. Э. Резерфордом было экспериментально доказано, что весь положительный заряд атома и почти вся его масса /i84o) сосредоточены в ядре, диаметр которого примерно в 100000 раз меньше диаметра всего атома. После этого важнейшего открытия широкое распространение получила планетарная модель атома, согласно которой в центре атома, наподобие Солнца в планетной системе, расположено положительно заряженное атомное ядро, а вокруг него, как планеты вокрзт Солнца, вращаются на разных орбитах электроны, сумма зарядов которых равна заряду ядра. Если за единицу заряда принять заряд электрона ( = 4,8 X X 10 ° GSE = 1,6 10 кулона) и если вокруг ядра обращаются Z электронов, то их суммарный заряд равен —Z, а заряд ядра равен - -Z. [c.8] В 1913 г. Н. Бор произвёл расчёт этой модели. Трудности, связанные с планетарной моделью атома, состояли в том, что согласно ггвердившимся в XIX в. представлениям всякое заряженное тело, вращаясь по орбите, должно было бы непрерывно излучать электромагнитные волны, а это с необходимостью привело бы к остановке вращения и падению с орбиты на центральный заряд. В основу расчётов было положено поэтому предположение, что существуют определённые орбиты, при вращении электрона по которым излучение не происходит излучение имеет место лишь при переходе электрона с одной орбиты на другую. Эти дозволенные орбиты не могут иметь любые радиусы они, как говорится в физике, квантованы — их радиусы меняются не непрерывно, но определёнными скачками. Следовательно, и энергия связи электронов с ядром (или, как говорят, энергетические уровни электронов в атоме) изменяются не непрерывно, но скачками, порциями — квантами. [c.8] Из теории планетарной модели атома следовало, что частоты разных спектральных линий атомных спектров должны определенным образом зависеть от зарядов атомных ядер. Особенно просто можно было проследить эту зависимость для рентгеновских спектров, образующихся в рентгеновской трубке при бомбардировке разных нанесенных на антикатод материалов разогнанными электрическим полем электронами. При такой бомбардировке из атомов антикатода вырываются электроны даже с самых близких к ядру орбит. На освободившиеся при этом места переходят электроны с более удалённых орбит. Такие переходы сопровождаются излучением рентгеновских лучей, обладающих наибольшей частотой и наименьшей длиной волны среди атомных спектров. [c.9] Рентгеновские спектры состоят из нескольких серий. Переход электронов на ближайшую к ядру орбиту сопровождается излучением так называемой АГ-серии, на вторую орбиту — излучением -серии, на третью орбиту — Ж-се-рии и т. д. (рис. 1). Каждая серия состоит из многих линий. Так, в -серии переход со второй орбиты на первую даёт линию Яа, с третьей на первую — АГр и т. д. [c.9] В каждой серии есть граничная — максимальная — частота, отвечающая захвату свободного электрона соответствующей орбитой. Эти максимальные частоты особенно просто связаны с зарядом ядра Z. Например, максимальная частота в АГ-серии Кгяа.х — де Я — постоянная величина. [c.9] Таким образом, зная граничную частоту в какой-либо из рентгеновских серий, можно определить для этого элемента заряд ядра. [c.9] К моменту открытия периодического закона (1869 г.) было известно всего 63 элемента. В 1875—1886 гг. были открыты три элемента галлий, скандий и германий, свойства которых точно предсказал Д. И. Менделеев на основании периодического закона. В конце XIX в. были открыты пять инертных газов гелий, неон, аргон, криптон, ксенон. Супруги Кюри и другие учёные открыли примерно в это же время пять радиоактивных элементов радий, полоний, актиний, протактиний и радон (шестой инертный газ). [c.11] Кроме того, после 1869 г. было открыто много новых редкоземельных элементов — лантанидов (иногда называемых также лантаноидами). В первых вариантах периодической системы Менделеева, кроме самого лантана, из числа этих элементов приводились три церий, дидим и эрбий. Исследования редкоземельных элементов затруднялись чрезвычайной близостью химических свойств этих элементов, препятствовавшей успешному их разделению. Около сорока лет считалось, например, что существует элемент дидим, и лишь в 1885 г. было показано, что это есть на самом деле смесь двух элементов, названных празеодимом и неодимом. Точно так же оказалось, что вещество, принимавшееся за элемент эрбий, есть смесь двух элементов — за одним из них оставили название эрбий, второй назвали иттербием. [c.11] Таким образом, число известных редкоземельных элементов увеличилось на два. Кроме того, в 1879—1907 гг. было открыто ещё восемь редкоземельных элементов, и общее их число (без лантана) возросло с трёх до тринадцати. Атомные номера этих элементов оказались равными 58, 59, 60 и 62 -71. [c.11] В результате опытов по определению зарядов атомных ядер к 1914 г. общее число известных элементов — от водорода (Z=1) до урана (Z = 92) — составило 86. Пропущенными в системе оказались шесть элементов с атомными номерами = 43, 61, 72, 75, 85, 87. Однако, несмотря на эти пробелы, было уже ясно, что в первом периоде системы Менделеева должны находиться два элемента — водород и гелий, во втором и третьем — по восемь элементов, в четвёртом и пятом — по восемнадцать, в шестом — тридцать два элемента. [c.13] Такое строение периодической системы Менделеева явилось ключом в разгадке строения электронных оболочек, окружающих атомное ядро. [c.13] Вернуться к основной статье