Недостатки планетарной модели атома
Создание Резерфордом планетарной, или ядерной, модели атома было крупным шагом вперед в познании строения атома. Но в некоторых случаях эта теория вступала в противоречие с твердо установленными фактами.
Так планетарная модель не могла объяснить устойчивости атома. Вращаясь вокруг ядра, электрон должен часть своей энергии испускать в виде электромагнитных колебаний, что должно привести к нарушению равновесия между электростатическим притяжением электрона к ядру и центробежной силой, обусловленной вращением электрона вокруг ядра.
Для восстановления равновесия электрон должен переместиться ближе к ядру. Следовательно, непрерывно излучая электромагнитную энергию, электрон должен постепенно приближаться к ядру и в конце концов упасть на него - существование атома должно прекратиться. В действительности атом очень устойчив и может существовать бесконечно долго.
Модель Резерфорда не могла объяснить также характер атомного спектра. Известно, что солнечный свет, проходя через стеклянную призму, образует спектр - цветную полосу, содержащую все цвета радуги.
Это явление объясняется тем, что солнечный свет состоит из электромагнитных волн различных частот. Волны различных частот неодинаково преломляются призмой, что приводит к образованию сплошного спектра.
Аналогично ведет себя свет, излучаемый раскаленными жидкостями и твердыми телами. Спектр раскаленных газов и паров представляет собой отдельные цветные линии, разделенные темными промежутками, - линейчатый спектр. При этом атомы одного элемента дают вполне определенный спектр, отличающийся от спектра другого элемента.
Линейчатый характер спектра водорода не согласуется с теорией Резерфорда, так как излучающий энергию электрон должен приближаться к ядру непрерывно, и его спектр должен быть непрерывным, сплошным.
Следовательно, планетарная модель атома не могла объяснить ни устойчивости атомов, ни линейчатый характер спектра газов и паров.
Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные квантовые состояния, не изменяющиеся с течением времени без внешних воздействий. В этих состояниях атом не излучает электромагнитных волн. Каждому стационарному состоянию соответствует определенная энергия атома Еп. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. При движении по стационарным орбитам электроны не излучают электромагнитных волн. Второй постулат Бора (правило частот): при переходе атома-из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один фотон. Атом излучает (поглощает) один квант электромагнитной энергии, когда электрон переходит с орбиты с большим (меньшим) на орбиту с меньшим (большим) главным квантовым числом. Из правила частот Бора следует обращение спектральных линий; атомы поглощают только те спектральные линии (частоты), которые они сами могут испускать. Правило частот Бора явилось дальнейшим развитием идеи о квантовом характере излучения и поглощения света;
Атомное ядро. Строение атомных ядер. Модели ядра. Радиоактивность. α, β, γ – распад. Законы радиоактивного распада.
А́томное ядро́— центральная частьатома, в которой сосредоточена основная егомасса(более 99,9 %). Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяетхимический элемент, к которому относят атом. Размеры ядер различных атомов составляют несколькофемтометров, что в более чем в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома.
Закон радиоактивного распада— физический закон, описывающий зависимость интенсивностирадиоактивного распадаот времени и количества радиоактивных атомов в образце. ОткрытФредериком СоддииЭрнестом Резерфордом, каждый из которых впоследствии был награжденНобелевской премией. Они обнаружили егоэкспериментальнымпутём и опубликовали в1903 годув работах «Сравнительное изучение радиоактивности радия и тория»[1]и «Радиоактивное превращение»[2], сформулировав следующим образом[3]:
Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что активность при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии.
из чего с помощью теоремы Бернуллиучёныесделали вывод[источник не указан 636 дней]:
Скорость превращения всё время пропорциональна количеству систем, еще не подвергнувшихся превращению.
Существует несколько формулировок закона, например, в виде дифференциального уравнения:
которое означает, что число распадов −dN, произошедшее за короткий интервал времениdt,пропорциональночислуатомовNв образце.