Атомна теорія

Атомна теорія представляє фізичну теорію, яка передбачає, що всі в світі є що складається з найдрібніших частинок, званих атомами, які скріплені між собою за допомогою ядерних і електричних сил.

Передісторія виникнення атомної теорії

Слово «атом», будучи словом грецького походження, означає в перекладі «неподільний».

Першим ідею про безліч дрібних частинок висловив давньогрецький філософ Демокріт. Згідно з його уявленням, атоми вважалися вічними, неподільними, а також незмінними. Зміни у Всесвіті здійснювалися виключно через зміни в міжатомних зв’язках, а не в них самих. Таким способом йому вдалося тонко обійти суперечка давньогрецьких мислителів щодо схильності змін самої суті видимого світу.

Ідея щодо атомної будови матерії продовжувала залишатися чисто філософським висновком аж до початку XIX століття, коли стали формуватися основи хімії як науки. Хіміки, в свою чергу, першими зуміли виявити, що багато речовин в процесі реакцій схильні розпадатися на більш прості компоненти.

Так, вода, наприклад, схильна до розпаду на водень і кисень. При цьому деякі речовини (наприклад, водень і кисень) вже не будуть піддаватися розкладанню на складові за допомогою при хімічних реакцій. Такі речовини отримали назву хімічних елементів.

До початку XIX століття загальновідомими вважалися близько тридцяти хімічних елементів. Більш того, вченими було на той час встановлено, що при виникненні хімічних реакцій, кількісне співвідношення беруть участь в ній речовин продовжує залишатися незмінним. Так, для отримання води незмінними в цьому плані будуть одна частка водню і вісім масових часткою кисню

Атомістична теорія Дальтона

Першим вченим, які досягли певних успіхів у новому напрямку розвитку хімії, став англійський хімік Д. Дальтон, чиє ім’я тісно пов’язане з атомістичної теорією. На початку вищевказаного століття вчений робить відкриття в сфері декількох експериментальних закономірностей: закон парціальних тисків, закон про розчинність в рідинах газів, закон кратних відносин.

Основні положення теорії Дальтона виражені таким чином:

  • всі речовини є що складаються з великої кількості атомів (простих або складних);
  • атоми одного речовини є повністю тотожними, прості атоми в дійсності зовсім незмінні і неподільні;
  • атоми різних елементів здатні до з’єднання між собою в певних співвідношеннях;
  • в якості найважливішого властивості атомів виступає атомний вагу.

У 1803 р Дальтон створює першу таблицю відносних атомних ваг деяких з’єднань і елементів, вибираючи точкою відліку при цьому атомна вага водню (приймаючи його рівним одиниці). З метою позначення атомів елементів Дальтон починає застосовувати символи в формі кіл з різноманітними фігурами всередині. Згодом вчений неодноразово коригує атомні ваги елементів, але для більшості з них він спочатку призводить невірні значення атомних мас.

Дальтону довелося допустити, що атоми різних елементів в процесі утворення складних атомів починають з’єднуватися, згідно з принципом максимальної простоти. Згідно з його суті:

  • при наявності тільки одного бінарного з’єднання двох елементів, його молекула (або складний атом) буде утворена за допомогою одного атома одного елемента і одного атома – іншого (в термінології Дальтона складний атом вважається подвійним);
  • потрійні, а також більш складні атоми можуть утворюватися виключно в разі наявності декількох з’єднань, сформованих за допомогою двох елементів.

Виходячи з цього, вчений припустив, що склад молекули води буде складатися з одного атома кисню і одного атома водню. Наслідком цього стала занижена важливість атомної ваги кисню, що, в свою чергу, призвело до невірного визначення атомних ваг металів на основі складу оксидів.

Таким чином, принцип найбільшої простоти (який був підкріплений авторитетом Дальтона як творця атомно-молекулярної теорії) в подальшому відіграє у вирішенні проблеми атомної ваги певну негативну роль. При цьому, в цілому, його атомістична теорія лягла в основу подальшого розвитку природознавства.

Планетарна модель атома Резерфорда

У 1911 році дослідження в сфері атомів продовжує Е. Резерфорд. В рамках своїх експериментів, при дослідженні активності альфа-частинок в газах, він виявляє присутність в атомі певних частинок, які при цьому є позитивно зарядженими. Резерфорду вдалося побачити, що в момент проходження променів через газ (тонку металеву пластину) спостерігається різке відхилення певної кількості частинок від траєкторії їх руху (іншим словами, їх у буквальному сенсі відкидає назад).

Вчений дійшов висновку, що таку поведінку можна пояснити фактом зіткнення з позитивно зарядженими частинками. Ці експерименти допомогли фізику в створенні моделі будови атома Резерфорда.

Таким чином, завдяки дослідам, вчений зміг створити абсолютно нову теорію в цій даній області. Його відкриття придбали вирішальне значення в подальшому розвитку фізики як важливої ​​науки. Модель Резерфорда описує атом в форматі ядра, розміщеного в центрі, і навколо якого переміщаються електрони. Ядро при цьому володіє позитивним зарядом, а електрони – негативним.

Модель атома (по Резерфорду) передбачала обертання електронів навколо ядра згідно певних траєкторіях, званим орбітами. Відкриття вченого допомогло в поясненні причини відхилення альфа-частинок і стало суттєвим кроком вперед у сфері розвитку ядерної теорії атома.

У моделі атома Резерфорда вчені простежують яскраву і точну аналогію з рухом навколо Сонця планет Сонячної системи навколо Сонця. З цієї причини, модель Резерфорда, атом в якій здійснює свій рух навколо ядра по орбіті, стала називатися планетарної.

Посилання на основну публікацію