1.Развитие представлений о строении атома.

Рассмотрим ранние представления моделей атома:

• Капельная модель (пудинг Томсона)

В 1905 году У.Томсон высказывает предположение, что атом – сгусток положительной материи, внутри которой равномерно распределены электроны. В 1904 Д.Томсон продолжил работы в этом направлении , тогда же он впервые предположил, что количество электронов равно половине атомной массы.

• Планетарная модель.

В 1911 году на основании вышесказанного были сделаны следующие выводы:

1. В атоме есть некое препятствие (ядро)

2. Ядро имеет положительный заряд

3. Ядро имеет малые размеры относительно размеров самого атома

4. Масса ядра больше массы α-частицы

5. Вокруг ядра по круговым орбитам вращаются электроны, число которых равно заряду ядра

6. Сила электростатического притяжения между ядром и электронами уравновешена центростремительной силой так, что электроны удерживаются на орбитах, а не падают на ядро.

Эти представления позволили оценить размеры ядра атома: диаметр порядка . Диаметр атома порядка .

Планетарная модель атома, или модель Резерфорда, - историческая модель строения атома, которую предложил Эрнест Резерфорд в результате эксперимента с рассеянием альфа-частиц. По этой модели атом состоит из небольшого положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, вокруг которого движутся электроны, - подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца.

Новую модель строения атома Резерфорд предложил в 1911 году как вывод из эксперимента по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге, проведённого под его руководством. При этом рассеянии неожиданно большое количество альфа-частиц рассеивалось на большие углы, что свидетельствовало о том, что центр рассеяния имеет небольшие размеры и в нём сосредоточен значительный электрический заряд. Расчёты Резерфорда показали, что рассеивающий центр, заряженный положительно или отрицательно, должен быть по крайней мере в 3000 раз меньше размера атома, который в то время уже был известен и оценивался как примерно 10-10 м. Поскольку в то время электроны уже были известны, а их масса и заряд определены, то рассеивающий центр, который позже назвали ядром, должен был иметь противоположный электронам заряд. Резерфорд не связал величину заряда с атомным номером. Этот вывод был сделан позже. А сам Резерфорд предположил, что заряд пропорционален атомной массе.

Недостатки теории Резерфорда:

1. Несовместимость с законами классической физики. Если электроны движутся вокруг ядра как планеты вокруг Солнца, то их движение ускоренное, и, следовательно, по законам классической электродинамики они должны были бы излучать электромагнитные волны, терять энергию и падать на ядро.

2. Непрерывное изменение траектории электронов должно способствовать непрерывному изменению частоты излучения, следовательно и непрерывному спектру испускания, но все вещества (согласно практическим опытам) имеют дискретный характер спектра.

• Модель Нильса-Бора

Полуклассическая модель атома, предложенная Нильсом Бором в 1913 г. За основу он взял планетарную модель атома, выдвинутую Резерфордом. Однако, с точки зрения классической электродинамики, электрон в модели Резерфорда, двигаясь вокруг ядра, должен был бы излучать непрерывно, и очень быстро, потеряв энергию, упасть на ядро. Чтобы преодолеть эту проблему Бор ввел допущение, суть которого заключается в том, что электроны в атоме могут двигаться только по определенным (стационарным) орбитам, находясь на которых они не излучают, а излучение или поглощение происходит только в момент перехода с одной орбиты на другую. Теория Бора в постулатах:

1. Атом может находиться только в особенных стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

2. Энергия, выделяемая или поглощаемая при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую, равна разности между количеством энергии в основном (состояние с наименьшим количеством энергии) и возбужденном состояниях.

Недостатки теории Бора:

1. Справедлива только для водородоподобных атомов и не работает для атомов, следующих за ним в таблице Менделеева.

2. Теория представляла электрон как частицу, обладающую только корпускулярными свойствами.

3. Теория внутренне не логична, так как, с одной стороны, она опирается на теорию классической механики, а с другой стороны, привлекает квантовую теорию.

4. Теория не могла объяснить связь между атомами в молекулах.

Теория Бора являлась недостаточно последовательной и общей. Поэтому она в дальнейшем была заменена современной квантовой механикой, основанной на более общих и непротиворечивых исходных положениях. Сейчас известно, что постулаты Бора являются следствиями более общих квантовых законов. Но правила квантования типа широко используются и в наши дни как приближенные соотношения: их точность часто бывает очень высокой.

Современные представления об атоме:

1917 год - найден заряд электрона. Далее открыты протоны и нейтроны.

Подтверждённая экспериментально в 1927 г. двойственная природа электрона, обладающего свойствами не только частицы, но и волны, побудила учёных к созданию новой теории строения атома, учитывающей оба этих свойства. Современная теория строения атома опирается на квантовую механику.E=hν;E=m ;hν=m =>m =hc/λ=>λ=h/mc;mc=p =>λ=h/p; ν=c/λ

Заряд ядра = порядковому номеру элемента в периодической системе. Число нейтронов = A-Z.