Строение атома — интересные факты
Наш мир полон интересного и познавательного: Вселенная, планеты, живые существа. Все это состоит из молекул, а молекулы из атомов. Представляем интересные факты строении атома.
История открытия
Оглавление
На протяжении тысячелетий человечество задумывалось о строении мира. Понятие «атом» имеет древнегреческие корни и означает «неделимый». Атомизм — теория, возникшая в Древней Греции, которая объясняет, что все материальные объекты состоят из атомов — мельчайших неделимых частиц. Однако в конце 19 века учены узнали, что атом — не наименьшая часть всего сущего. В 1897 году благодаря Джозефу Томсону и его эксперименту с катодно-лучевой трубкой, дополненная электрическими катушками, был открыт электрон. Эрнеста Резерфорда прозвали «отцом» ядерной физики, который сделал прорыв в открытии планетарной модели атома, что дало основу для современной — квантово-механической модели. В 1911 году он установил, что атом состоит из электронов, имеющие отрицательный заряд, и положительно заряженного ядра. Через пару десятилетий, в 1932 году, Джеймсом Чедвіком были найдены нейтроны.
Строение «неделимого»
В состав атома входят электроны и ядро, которое, в свою очередь, имеет в своем составе протоны и нейтроны. Электроны являются отрицательно заряженными частицами и расположены на «орбитах» атома, протоны имеют положительный заряд, а нейтроны — незаряженные .
Ядро атома — очень массивное и составляет около 99% массы всего атома. Сами же частички атома небольшие и, если представить, что атом — это стадион, то ядро будет маленькой горошиной посредине поля, а электроны — не больше булавочной головки на самых дальних трибунах.
В случае, когда количество электронов и протонов одинаково, атом заряжен нейтрально. Ион — это частица вещества, которая отрицательно (анион) или положительно (катион) заряжена при присоединении или потере электрона.
Модели атома
Один из философов Древней Греции, Демокрит, впервые заговорил об атоме и его сути. Демокрит предполагал, что каждое вещество имеет свои характерные атомы, например, твердые вещества — с крючками, а душа — округлые атомы. И пусть это было далеко от истины, но это повлияло в будущем на развитие науки.
Дж. Томсон, открывший электроны, предложил свою модель, прозвавшую в дальнейшем «пудингом с изюмом». Его идея заключалось в том, что электроды повсеместно находятся в субстанции-«шаре», которая имеет положительный заряд.
В 1904 году физик из Японии Хантаро Нагаока выдвинул первую, но ошибочную, т.н. «планетарную модель атома». Модель представляла собой Сатурна в качестве ядра, а на кольцах размещались электроны.
Прорыв совершил Резерфорд, предложивший в 1911 году иную модель атома. В данном случае атом представлял собой нечто напоминающее Солнечную систему, где тяжелое ядро — Солнце, а электроны — планеты. Но эта модель не совсем работа. Согласно классической электродинамики электрон при центростремительном ускорении должен был терять энергию и очень быстро упасть на электрон. Поэтому Нильс Бор отметил, что электроны, судя по всему, не могут излучать энергию.
Однако все эти неудачи дали все больше стимула для новых открытий. В современной теории так же, как и в модели Резерфорда, в состав атома входят ядро и электроны, однако последние не имеют какой-либо определенной траектории.
Электроны, протоны, нейтроны
Наименьший элемент атома является электрон, который формирует электронные оболочки атома, которые задают химические, магнитные, электрические свойства вещества.
Протоны и нейтроны в 1836 и в 1839 раз тяжелее электрона. Количество протонов соответствует порядковому номеру в таблице Менделеева и является неизменным для определенного элемента. Но встречаются такие химические элементы, как изотопы, у которых меняется только количество нейтронов. Только изотоп водорода-1 протий не содержит нейтронов.
Деление ядра
После открытия нейтрона начались исследования по расщеплению ядер. Многие выдающие ученые, такие как Ирен Кюри, Нильс Бор, Джон Уилер приложили не мало сил и времени на это дело. И в 1939 г. Отто Гана и Фрица Штрассмана добились результата. Они облучили медленными нейтронами уран. В результате новое ядро было в два раза меньше, а радиоактивный продукт, который они получили, был барий.
Деление ядра является процессом, выделяющий колоссальное количество энергии. Человечество им пользуется как источником электроэнергии (атомные электростанции), так и устрашающим оружием — ядерное оружие (применяли против мирного населения в 1945 году).