Интересные факты о строении атома

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.

Памятник

История открытия

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.

Модель

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.

Япония
Хиросима после ядерной бомбардировки

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).