18. Строение атомов. Эволюция представлений о строении атома. Планетарная модель атома. Постулаты Бора.

Атом - неделимая частица вещества.

В 1895 г. Томсоном открыл электрон – отрицательно заряженноая частица, входящей в состав всех атомов. Томсон предложил первую модель атома, по которой атом – сгусток материи, обладающий положительным электрическим зарядом, в который вкраплено столько электронов, что в целом атом – электрически нейтральное образование. Положительно заряженных частиц внутри атома модель атома Томсона не предполагала.

Положительно заряженная часть атома была открыта в 1911 г. Резерфордом при исследовании движения альфа-частиц в газах и других веществах. Опыты с альфа-частицами привели его к выводу о том, что в атомах существуют ядра – положительно заряженные микрочастицы, размер которых очень мал (10-12) по сравнению с размерами атомов (10-8), но в которых почти полностью сосредоточена масса атомов.

Резерфорд, изучая движение альфа-частиц в камере Вильсона, предложил схему строения атома. В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого по разным орбитам вращаются электроны. Возникающая при их вращении центробежная сила уравновешивается притяжением между ядром и электронами. Поэтому они остаются на определенных расстояниях от ядра. Так как масса электрона ничтожна мала, то почти вся масса атома сосредоточена в его ядре. На долю ядра и электронов, число которых сравнительно невелико, приходится лишь ничтожная часть всего пространства, занятого атомной системой. Размеры ядра и электронов чрезвычайно малы по сравнению с размерами всего атома, которые определяются орбитами наиболее удаленных от ядра электронов. Большинство альфа-частиц при прохождении пучка параллельных лучей сквозь слой газа пролетает через атомы без заметного отклонения. Отклоняются только те частицы, которые проходят к ядру очень близко. Из-за электрического отталкивания происходит отклонение от первоначального пути.

В 1913 г. английский ученый Г.Мозли, изучая рентгеновские спектры, нашел соотношение между длинами волн рентгеновских лучей и порядковыми номерами соответствующих элементов. Это соотношение носит название закона Мозли: Квадратный корень из обратной величины длины волны линейно зависит от атомного номера химического элемента.Т.О.,стало возможным определять заряды атомных ядер. С учетом нейтральности атомов было установлено и число электронов, вращающихся вокруг ядра в атоме каждого элемента. Ядерная модель атома Резерфорда получила дальнейшее развитие в работах Нильса Бора.

Постулаты Бора

В 1913 г. Нильсом Бором предположил, что электроны движутся вокруг ядра по круговым орбитам. В первой модели атома, построенной на основе экспериментального обнаружения квантования света, Н.Бор объяснил это явление тем, что излучение происходит при переходе электрона с одной орбиты на другую. При этом рождается квант света с энергией, равной разности энергий уровней, между которыми осуществлялся переход. В каждом атоме существует несколько стационарных состояний электронов - орбит, двигаясь по которым электрон может существовать не излучая. В основу своей теории атома Бор положил следующие постулаты:

Постулаты Бора объясняют устойчивость атомов: находящиеся в стационарных состояниях электроны без внешней на то причины не излучают электромагнитной энергии. Стационарным состоянием атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны

Второй постулат (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией

hv = En – Em, (при En > Em - излучение)

равной разности энергий соответствующих стационарных состояний (En и Em - соответственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения/поглощения).