6.Эвалюция предстовления о строение атома. Корпускулярно-волновой дуализм.

Атом – система, состоящая из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов.

Атом – составная часть молекулы, в переводе с греческого означает «неделимый». Действительно, вплоть до конца XIX в. неделимость атома не вызывала серьезных возражений. Однако физические опыты конца XIX и начала XX столетий не только подвергли сомнению неделимость атома, но и доказали существование его структуры. В своих опытах в 1897 г. английский физик Джозеф Джон Томсон (1856–1940) открыл электрон, названный позднее атомом электричества. В 1898 г. Томсон определил заряд электрона, а в 1903 г. предложил одну из первых моделей атома, 1906 г. – Нобелевская премия по физике.

В 1911 г. Эрнест Резерфорд провел исключительные по своему значению эксперименты, доказавшие существование ядра атома. В результате также было доказано, что число протонов в ядре атома равно порядковому номеру элемента в системе Менделеева. В результате проделанной работы была предложена ядерная модель атома: в ядре атома размером 10^-15 - 10^-14 м сосредоточены весь его положительный заряд и 99,9 % массы атома; вокруг ядра движутся по замкнутым орбитам отрицательно заряженные электроны, масса которых составляет 0,1 % массы атома. Это означало, что электроны находятся от ядра на расстоянии от 10 тыс. до 100 тыс. поперечников ядра, т.е. основную часть атома составляет пустое пространство. Из-за сходства со строением Солнечной системы модель атома Резерфорда была названа планетарной.

Однако планетарная модель не может объяснить устойчивость ядра.

При преодолении противоречия была создана качественно новая теория атома – квантовая, создал которую датский физик Нильс Бор (1885-1962) в 1913 г.; Нобелевская премия 1922 г. В основу своей теории Бор положил следующие постулаты:

1. в атоме электроны могут двигаться только по определенным (разрешенным или стационарным) орбитам, на которых они не излучают электромагнитных волн; электрон на каждой орбите обладает определенной энергией;

2. атом излучает или поглощает квант (порцию) электромагнитной энергии при переходе с одной стационарной орбиты на другую.

По Бору атом и его элементарные частицы обладают двойственной природой, они одновременно имеют свойства материальной точки и свойства волны. Из-за этого корпускулярно-волнового дуализма электрон как бы «размазан» вокруг ядра и его орбита – это место наиболее вероятного нахождения электрона в атоме.

При движении вокруг ядра электроны располагаются в соответствии с квантово-механическим законом – принципом В. Паули 1925 г. (швейцарец); Нобелевская премия 1945 г:

- в любом атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел (квантовые числа – это характеристика электрона в атоме);

- в состояниях с определенным значением энергии в атоме могут находиться не более 2n² электронов, где n – номер электронной оболочки, начиная от ядра атома (на первой оболочке – 2, на второй – 8, на третьей – 18 и т.д.).

Ядра всех атомов можно разделить на два больших класса – стабильные и радиоактивные, которые самопроизвольно претерпевают радиоактивный распад и превращаются при этом в ядра других элементов (Нобелевская премия 1903 г., А.Беккерель и супруги Кюри). Искусственная радиоактивность означает радиоактивный распад, вызванный деятельностью человека в условиях лаборатории. Однако принципиальной разницы между этими двумя видами радиоактивности нет.