Строение вещества

Что означает атом? Первыми о зернистости вещества заговорили древнегреческие ученые Левкип и Демокрит. На основании учения более позднего атомиста – Эпикура Лукреций даже пишет поэму, в которой кроме многих других физических теорий описывает теорию атомизма.

Во времена средневековья философы и ученые в основном придерживались теории Аристотеля о бесконечном делении материи. Однако с началом нового времени многие теории Аристотеля оказались опровергнутыми и поэтому ученые вновь стали рассуждать об атомизме. Но без опытных данных эти рассуждения были бесплодными и не могли склониться в ту или другую сторону

После изобретения микроскопа в 17 в. ученые пытались увидеть непосредственно атомы, но у них ничего не получилось, т.к. оптический микроскоп для этих целей не годился (длина волны света много больше размера атомов). Роберт Браун как и другие ученые искал атомы, но кроме того исследовал растения и мелких насекомых в микроскопе. Однажды он просыпал цветочную пыльцу в капельку воды, в которой безуспешно пытался увидеть атомы. Направив микроскоп на эту каплю, он увидел, что частички пыльцы непрерывно движутся! Из чего сделал вывод, что пыльцу толкают мельчайшие невидимые частицы воды – атомы. Таким образом, он открыл броуновское движение случайно! Можно сказать, на основании «косвенных улик» сделал заключение о движении молекул.

Какие представления о молекуле и атоме были в 19-начале20 вв?? До конца 19 в. химики уже хорошо знали, что атомы разных веществ отличаются по массе (вещества вступают в реакции строго в определенном количественном отношении между собой) и не могут превращаться друг в друга, но о их внутреннем строении и в частности о причинах различия атомов разных веществ ничего не было известно [4]. На основании опытов с катодными лучами в вакуумных лампах в 1897 году Томсон установил, что катодные лучи – переносчики электричества (поэтому получили название «электроны») – имеют минимальный заряд, равный заряду иона водорода, и массу много меньше атома водорода. Из других опытов уже было известно, что электроны могут образоваться из любого вещества и их число зависит от атомного номера вещества. Благодаря этим знаниям в 1904 г. он создал модель атома в виде булки с изюмом на поверхности (пудинговая модель).

Его ученик – Резерфорд, (к которому Томсон поначалу скептически относился из-за его провинциальности) – провел опыт с фольгой и альфа-частицами, в результате которого построил новую планетарную модель атома в 1911 г. В центре находится положительное ядро атома, а на огромном расстоянии вращаются маленькие электроны.

Резерфорд родился и закончил университет в Новой Зеландии. Наиболее одарённым молодым подданным британской короны, проживавшим в колониях, один раз в два года предоставлялась особая Стипендия имени Всемирной выставки 1851 года — 150 фунтов в год, дававшая возможность поехать для дальнейшего продвижения в науке в Англию. В 1895 году Резерфорд был удостоен этой стипендии, так как тот, кто её сначала получил — Маккларен, отказался от неё. Иначе, не будь этой случайности, Резерфорд возможно еще долго оставался бы на родине простым учителем. Осенью того же года, заняв деньги на билет на пароход до Великобритании, Резерфорд прибывает в Англию в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета и становится первым докторантом её директора Джозефа Джона Томсона.

У него учеником был Капица, на стажировке были Харитон Юлий – создатель советской атомной бомбы, а Оппенгеймер (отец американской атомной бомбы) стажировался в той же лаборатории у Джона Томсона . Резерфорд был лично знаком со многими физиками своего времени, в том числе советскими физиками И. Е. Таммом и Я. И. Френкелем.