1. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома.

Слово «атом» в переводе с греческого означает «неделимый». Под атомом долгое время, вплоть до начала XX в., подразумевали мельчайшие неделимые частицы вещества. К началу XX в. в науке накопи­лось много фактов, говоривших о сложном строении атомов.

Большие успехи в исследовании строения ато­мов были достигнуты в опытах английского ученого Эрнеста Резерфорда по рассеянию а- частиц при про­хождении через тонкие слои вещества. В этих опы­тах узкий пучок α-частиц, испускаемых радиоак­тивным веществом, направлялся на тонкую золотую фольгу. За фольгой помещался экран, способный светиться под ударами быстрых частиц. Было обна­ружено, что большинство α-частиц отклоняется от прямолинейного распространения после прохож­дения фольги, т. е. рассеивается, а некоторые α-частицы вообще отбрасываются назад. Рассеяние α-частиц Резерфорд объяснил тем, что положитель­ный заряд не распределен равномерно в шаре радиу­сом 10^-10 м, как предполагали ранее, а сосредоточен в центральной части атома — атомном ядре. При прохождении около ядра α-частица, имеющая поло­жительный заряд, отталкивается от него, а при по­падании в ядро — отбрасывается в противоположном направлении. Так ведут себя частицы, имеющие одинаковый заряд, следовательно, существует цент­ральная положительно заряженная часть атома, в которой сосредоточена значительная масса атома. Расчеты показали, что для объяснения опытов нужно принять радиус атомного ядра равным примерно 10^-15 μ.

Резерфорд предположил, что атом устроен по­добно планетарной системе. Суть модели строения атома по Резерфорду заключается в следующем: в центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена вся масса, вокруг ядра по круговым орбитам на больших расстояниях вра­щаются электроны (как планеты вокруг Солнца). За­ряд ядра совпадает с номером химического элемента в таблице Менделеева.

Планетарная модель строения атома по Резерфорду не смогла объяснить ряд известных фактов:

электрон, имеющий заряд, должен за счет кулоновских сил притяжения упасть на ядро, а атом — это устойчивая система; при движении по круговой ор­бите, приближаясь к ядру, электрон в атоме должен излучать электромагнитные волны всевозможных частот, т. е. излучаемый свет должен иметь непре­рывный спектр, на практике же получается иное:

электроны атомов излучают свет, имеющий линейча­тый спектр. Разрешить противоречия планетарной ядерной модели строения атома первым попытался датский физик Нильс Бор.

Открытие электрона как частицы, значительно меньшей атома любого химического элемента, и обнаружение этих частиц в составе любого атома было первым свидетельством сложности атомов. Великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев в 1869 году открыл периодическую повторяемость химических свойств элементов, расположенных в порядке возрастания атомной массы.

Физика должна была выяснить, из каких частиц состоят атомы химических элементов и как они устроены.

Тема нашего урока звучит так: «Строение атома. Схема опыта Резерфорда». (записывается тема учителем на доске и учащимися в тетрадях).

В начале века в физике бытовали самые разные и часто фантастические представления о строении атома.

Например, ректор Мюнхенского университета Фердинанд Линдеман в 1905 г. утверждал, что «атом кислорода имеет форму кольца, а атом серы – форму лепёшки».

Д ж.Дж. Томсон высказал гипотезу об устройстве атомов. Он предположил, что нейтральный атом состоит из положительного электрического заряда, равномерно распределённого по сферическому объёму, и отрицательно заряженных электронов внутри этого объёма. По представлениям Томсона, электроны внутри положительно заряженного шара не могут быть неподвижными, а должны вращаться по плоским концентрическим орбитам. (зарисовывается учителем на доске и учащимися в своих тетрадях).

Атомы разных элементов в обычном состоянии отличаются друг от друга числом электронов, движущихся вокруг ядра.

НО, главной характеристикой данного химического элемента является не число электронов, а заряд ядра.

Так как заряд ядра равен по абсолютному значению общему заряду электронов атома, то в составе ядра находятся положительно заряженные частицы. Их назвали протонами. Каждый протон имеет массу, в 1840 раз большую, чем масса электрона.

Дальнейшее изучение состава ядра позволило предположить, что в ядрах содержаться ещё нейтральные (не имеющие заряда) частицы. Они получили название нейтронов.

Масса нейтронов не на много больше массы протона.

Вывод: строение атома таково: в центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра движутся электроны

Атом в целом не имеет заряда, он нейтрален, потому что положительный заряд его ядра равен отрицательному заряду всех его электронов.

Атом, потерявший один или несколько электронов, уже не является нейтральным, а будет иметь положительный заряд. Его называют тогда положительным ионом.

И наоборот, лишний электрон присоединяется к нейтральному атому. В этом случае атом приобретает отрицательный заряд и становится отрицательным ионом.

Опыты Резерфорда: английский физик Эрнест Резерфорд, исследуя излучение радиоактивных веществ, особое внимание уделил излучению, состоящему из положительно заряженных частиц, называемых α - частицами.

В центре каждого атома имеется положительно заряженное ядро малых размеров, а вокруг него на больших (по сравнению с размерами ядра) расстояниях движутся отрицательно заряженные электроны. Альфа-частицы могут без рассеяния проходить через тысячи слоёв атомов, поскольку большая часть пространства внутри атомов пуста, а столкновения с лёгкими электронами почти не влияют на движение тяжёлой альфа-частицы. Заметное отклонение альфа-частиц от первоначального направления движения происходит только при столкновении с атомными ядрами.

Он установил, что каждая α – частица, попадая на экран из сернистого цинка, вызывает вспышку света. Испытав рассеяние в золотой фольге, α – частицы ударялись затем в экран и регистрировались с помощью микроскопа. Пучок α – частиц при прохождении через тонкую фольгу слегка расплывался на небольшие углы.

Резерфорд предложил ядерную («планетарную») модель атома:

Атомы любого элемента состоят из положительно заряженной части, получившей название ядра;

В состав ядра входят положительно заряженные элементарные частицы – протоны и нейтральные (не имеющие заряда) частицы – нейтроны;

Вокруг ядра вращаются электроны, образующие электронную оболочку

• Билет № 13