4) Hogyan változott az atomok szerkezetével kapcsolatos elképzelések, és ki fedezte fel az elektronot, hogy az atom milyen mértékben

Az atomok elképzelése, mint az elválaszthatatlan apró anyagrészecskék még az ősi időkben is kialakultak, és a 19. század végéig léteztek.

Az atom szerkezetének aktív vizsgálata 1897-ben kezdődött. miután felfedezte az elektronot az angol fizikus, J. Thomson, aki 1903-ban javasolta. az atom első modellje: az atom olyan gömb, amelyet folyamatosan töltenek egy pozitív elektromos töltés, amelyen belül az elektronok egyensúlyi pozíciójuk közelében oszcillálnak; a teljes töltés megegyezik a labda pozitív töltésével, így az atom egésze semleges.

A T. által javasolt módszer nagyon egyszerű. Kezdetben a katódsugarak sugara egy elektromos mező segítségével elhajlott, majd egy mágneses mező segítségével egyenlő mennyiségben fordult el ellentétes irányban, így végül a gerendát újra kijavították. Egy ilyen kísérleti technikával egyszerű egyenleteket lehetett levezetni, amelyekből a két mező erősségeinek ismeretében könnyen meghatározható mind v, mind e / m.

A katód "corpuscles" -hez (ahogy T. hívja őket) talált e / m érték 1000-szer nagyobb, mint a hidrogénion megfelelő értéke (most már tudjuk, hogy az igazi arány közel 1800: 1). A hidrogén az összes elem között a legnagyobb tömegarányt jelenti. Ha T. úgy vélte, hogy a vörösvértestek ugyanazt a töltetet hordozták, mint a hidrogénion ("egy" elektromos töltés), akkor felfedezett egy új entitet, amely 1000-szer könnyebb, mint a legegyszerűbb atom.

Ezt a következtetést megerősítették, amikor T. egy C.T. R. Wilson, lehetséges volt mérni az e értékét, és azt mutatni, hogy valójában megegyezik a hidrogénion megfelelő értékével. Továbbá kiderítette, hogy a katódsugarakból származó corpuscles töltés-tömeg aránya nem attól függ, hogy mely gáz van a gázkisülő csőben, és amelyből az elektródák anyaga készült. Ezenkívül az azonos e / m arányú részecskéket fűtéssel és fémekből extrahálhatjuk ultraibolya sugárzásnak kitéve. Ezért arra a következtetésre jutott, hogy "az atom nem az anyag oszthatóságának utolsó határa; továbbléphetünk a korpuszkódhoz, és ez a korpuszkuláris fázis ugyanaz, függetlenül származási forrásától. Úgy tűnik, hogy szerves része az összes fajta anyag nagyon eltérő körülmények között, ezért teljesen természetesnek tartják, hogy a korpuszkát az egyik olyan téglából tekintik, amelyből az atom épült. "

T. tovább ment, és az atom atommodelljét javasolta, összhangban a felfedezésével. A XX. Század elején. előadta a hipotézist, miszerint az atom egy elmosódott gömb, amely pozitív elektromos töltést hordoz, amelyben a negatív töltésű elektronok eloszlanak (mivel végül a sejtek elkezdődtek).

Néhány évvel később bebizonyosodott, hogy a pozitív töltés folyamatos megoszlása ​​az atomon belül téves.

1911-ben a Rutherford nukleáris javasolt (bolygókerekes) atomi modell: bárhol pozitív mag, amely felelős Ze (Z- sorszáma egy elem a periódusos rendszerben, e- elemi töltés) a zárt pályákon mozog elektronok alkotnak az elektron héj az atom. A zárt pályák mentén mozgó elektronok centripetális gyorsulással rendelkeznek. A klasszikus elektrodinamika szerint a gyorsított elektronok elektromágneses hullámokat bocsátanak ki, így folyamatosan veszítenek energiát. Ezért az elektronok, a sugárzó energia spirálba fog mozogni, és az energiaveszteség következtében megközelíti a magot, és végül ráesik rá. Így a Rutherford-modellben lévő atom instabil rendszer.

Minőségi szempontból az atom egy új modelljét 1913-ban vezették. Dán fizikus Niels Bohr. Bohr atomjának elmélete alapján két álláspontot határozott meg.

A Bohr első posztulátuma (az állóállapotok posztulátuma): az atomban vannak olyan állandósul (nem változik az idővel) olyan állapotok, amelyekben nem sugároznak energiát. Az atom helyhez kötött állapotai olyan álló álló pályáknak felelnek meg, amelyek mentén az elektronok mozognak. Az elektronok mozgása az ilyen pályák mentén nem jár az elektromágneses hullámok kibocsátásával.

Bohr második tétel (jellemzően frekvenciák) való átmenetnél egy elektron az egyik helyhez kötött pályáról a másikra kerül kibocsátásra (abszorbeált) egy foton energia egyenlő az energia közötti különbség En és Em, amely megfelel a stacionárius állapot atomok előtt és után a kibocsátási (abszorpciós) (hv = En-Em. )

Annak ellenére, hogy a kétségtelen sikere Bohr fogalom elmagyarázza a szerkezet a hidrogénatom, amelyre a sikertelen nem tudott létrehozni egy kvantitatív elmélete az emissziós spektrum, építeni egy ilyen elmélet követő hidrogénatom hélium alapján a Bohr modell.

Az egyik kézenfekvő modell az atom hasonló Naprendszerünk, és az úgynevezett - „bolygókerekes modell” A központ a bolygókerekes modell - a fő része az atom és atommag, tömör labda, amely koncentrált szinte minden atomtömeg. A mag körül, a kis és könnyű golyó elektronok forognak, valamivel hasonlítanak a nap keringő bolygóira. Egy ilyen kép nagyon nyilvánvaló, könnyen el lehet képzelni, de természetesen a bolygó modell az egyszerűsítés, az igazság torzítása. Például az elektronok nem golyóspor részecskék, és néhány még mindig titokzatos anyagcsomók, amelyek nemcsak részecskéként, hanem hullámokként viselkednek. És az elektronok nem mozognak nyugodt körkörös pályán, mint a Vénusz vagy a Föld a Nap körül. Az elektronok szeretnék terjeszteni a térben elosztva a területeken, a mag körül körül kialakult az úgynevezett elektron héj és a kernel maga-is nem egy biliárdgolyó. Ez óriási (atomos mérlegeken, persze) forró kazánon, amelyben folyamatosan összetett anyag- és energiaváltozások zajlanak, a részecskék születtek és meghaltak.

És mégis a bolygómodell, annak minden hiányossága ellenére, egyszerűen és pontosan megmagyarázza az atom számos fontos folyamatát, a tervezés számos jellemzőjét.

A különböző elektronok különböző mértékben kapcsolódnak a maghoz; egyesek közül az atom viszonylag könnyen elveszítheti, pozitív ionvá alakulva. További elektronok beszerzésével az atom negatív ionvá alakul. Elengedhetetlen, hogy egy atom csak egy bizonyos kémiai elemre jellemző energiát képes felszívni és kibocsátani. Ebben az összefüggésben az atom bizonyos energiaszintjeiről beszélnek.

Amikor az atom izgatott, az elektron ugrik az egyik pályára, távolabb a magtól. Ezt a jelenséget az elektronikus átmenetnek hívják. Így, ahogy az elem atomszámát növeli, az elektronok fokozatosan feltöltik az elektronhéjakat.