2.1. Будова атома

2.1.1. Складність будови атома та її експериментальне доведення

Наприкінці ХІХ ст. завдяки працям цілого ряду вчених було встановлено, що атом подільний і є складною системою. Найважливішими експериментальними фактами, які лягли в основу створення теорії атома, є відкриття електронів і явища радіоактивності. Перші дані про складність будови атома було одержано в процесі вивчення катодного випромінювання, що утворюється внаслідок проходження електричного струму через розріджені гази. Катодне випромінювання виникає в скляній посудині, з якої вилучене повітря і в яку впаяні металеві катод і анод (рис. 5). Якщо приєднати ці електроди до джерела струму високої напруги і ввімкнути струм, то катод почне випускати невидиме для ока проміння, яке викликає блакитне світіння (люмінесценцію) скла. Це світіння не залежить від природи катода. Створення додаткового електричного поля на шляху проміння переміщує блакитне світіння в бік позитивного полюса зовнішнього поля. Аналогічне відхилення спостерігається в магнітному полі. Було встановлено, якщо всередині трубки помістити перепону, то в області відсвічування з’явиться її тінь. На основі цих фактів англійський фізик В. Крукс у 1880 р. висловив припущення, що катодне випромінювання є потоком негативно заряджених частинок, які дуже швидко рухаються.

1

1

2

3

4

5

6

Рис. 5. Схема катодної трубки:

1–катод, 2 – анод, 3 – джерело напруги, 4 – перепона на шляху катодних променів, 5 – тінь від перепони, 6 – покритий люмінофором екран

Вивчення катодного випромінювання вимірюванням його відхилення в електричному й магнітному полях показало, що це потік найдрібніших частинок, які несуть найменший електричний заряд. Ці частинки було названо електронами, обчислено заряд електрона  1,60210^-19 Кл, відношення заряду до маси, а потім і його масу  9,109410^-28 г.

Вільні електрони утворюються не лише під час проходження електричного струму крізь розріджені гази, а й під час прожарювання металів, опромінювання їх ультрафіолетом. Усе це є доказом того, що електрони входять до складу речовин і можуть відриватись від них за певних умов.

Велику роль у встановленні складної природи атомів відіграло відкриття і вивчення радіоактивності.

Французький фізик Беккерель (1896) помітив, що сіль Урану діє на фотографічну пластинку без попереднього її освітлення. Крім того, він визначив, що сполуки Урану виділяють невидиме проміння, яке обумовлює почорніння фотографічної пластинки, проходячи не тільки крізь чорний папір, а й крізь дерево, тонкі пластинки металу.

Дослідами Беккереля зацікавились різні вчені. Зокрема, М. Склодовська-Кюрі встановила, що подібно до сполук Урану на фотопластинку діє Торій. У 1898 р. М.Склодовська-Кюрі та її чоловік П.Кюрі виявили в урановій руді ще два елементи, з такими ж властивостями  Полоній і Радій.

Здатність деяких елементів виділяти невидиме для ока проміння, яке викликає почорніння фотографічних пластинок, проходить крізь речовини, іонізує повітря, називається радіоактивністю, а відповідні елементи – радіоактивними. Досліди показали, що радіоактивність препарату визначається лише вмістом радіоактивного елемента і не залежить від природи сполуки й зовнішніх умов. Усі ці факти свідчать про те, що радіоактивність зумовлена самовільним розпадом атомів радіоактивних елементів.

В

Рис. 6. Розщеплення радіоактивного випромінювання в магнітному полі

идатний англійський фізик Резерфорд, вивчаючи природу радіоактивного випромінювання, у 1899 р. установив, що воно неоднорідне. Під дією магнітного поля радіоактивне випромінювання розщеплюється на три пучки: -, - і -промені (рис. 6). Промені, які не відхиляються в магнітному полі і, отже, не нес уть електричного заряду, назвали-променями. Ці жорсткі електромагнітні коливання, подібні до рентгенівських променів, мають дуже велику проникну здатність. Промені, які відхиляються до позитивного полюса (-промені), складаються з негативно заряджених частинок дуже малої маси – електронів. Промені, які відхиляються до негативного полюса (-промені), є частинками

значної маси із позитивним зарядом – ядра атома Гелію.