WikiSort.ru - Не сортированное

Атомизм

В древнегреческой философии, а позднее и в средние века, люди предполагали, что вещи вокруг них состоят из двух частей: неделимые атомы, каким-то образом сцепленные друг с другом, и из пустоты между атомами. Атомы считались вечными и неразрушимыми корпускулами.^[1][2] Эта позиция была отражена в трудах таких философов, как Демокрит или Левкипп, но никаких доказательств этой теории в то время не было.

Первая теория строения атома

В конце XVIII века были открыты химические законы сохранения:

• Закон сохранения массы, открытый в 1789 году Антуаном Лораном Лавуазье, гласит, что масса реактивов во время химической реакции не меняется;^[3]
• Закон постоянства состава, открытый в 1799 году Жозефом Луи Прустом, гласит, что любое определённое химическое соединение, не зависимо от способа его получения, состоит из одних и тех же химических элементов;^[4]
• Закон кратных отношений, открытый в 1803 году Джоном Дальтоном, гласит, что отношения масс одного элемента к другому будет целым числом.^[5]

Для выполнения этих законов материя должна обладать дискретной структурой. Но в то время была не совсем ясна структура того, что сейчас мы называем «молекулой». В 1811 году Амедео Авогадро провёл серию опытов с газом и выяснил, что два литра водорода реагируют только с одним литром кислорода при получении водяного пара.^[6] В результате исследования броуновского движения открытого в 1827 году ^[7] стало очевидно, что материя состоит из отдельных частиц — атомов, способных собираться в группы — молекулы, то есть была создана атомная теория строения вещества.

Открытие субатомных частиц

До 1897 года атомы считались неделимыми. В 1897 году Джозеф Джон Томсон провёл опыт с круксовой трубкой (англ.)русск.,^[8] в котором впервые наблюдался электрон. На катод подавалось некое напряжение и, как впоследствии оказалось, в таких условиях катод излучает пучки электронов. Томсон выяснил, что эти пучки отклоняются при воздействии на них электромагнитным полем. Сам Томсон называл эти частицы корпускулами, но позднее им дали отдельное имя — электроны.

Открытие ядра атома

Модель атома Томсона была опровергнута в 1909 году учеником Томсона — Эрнестом Резерфордом. Последний обнаружил, что атом не однороден по своей структуре: в центре находится массивное положительное плотное ядро, а вокруг него, как планеты вокруг Солнца, летают электроны.

Оказалось, если обстреливать альфа-частицами тонкий лист золота, то альфа-частицы будут отклоняться на разные углы, причём часть из них — на угол больше ${\displaystyle {\cfrac {\pi }{2}}}$ а такое может быть только если массивная положительная альфа-частица встречает на своём пути достаточно массивное положительное препятствие.^[9]

Создание квантовой теории атома

У планетарной модели был ряд недостатков, из которых самым существенным был недостаток, связанный с теоретически верной потерей энергии электрона: так как электрон вращается вокруг атома, то на него действует центростремительное ускорение, а по формуле Лармора (англ.)русск. любая заряженная частица, движущаяся с ускорением, излучает. То есть теряет энергию. А если электрон теряет энергию, то в конце концов он должен упасть на ядро, чего в реальности не происходит.

В 1913 году Нильс Бор предположил, что электрон может вращаться не как угодно, а на строго определённых орбитах, не меняя своей энергии сколь угодно долгое время. Переход с орбиты на орбиту требует определённой энергии — кванта энергии.

Открытие изотопов

В 1907 году радиохимиком Фредериком Содди было обнаружено, что существуют вещества с одинаковыми химическими свойствами, но отличающиеся числом нейтронов.

Открытие делимости ядра

В 1930 году было обнаружено, что если высокоэнергетичные альфа-частицы попадают на некоторые лёгкие элементы, то последние излучают лучи с необычно большой проникающей способностью. Это излучение обладает гораздо большей проникающей способностью, чем все известные остальные лучи. В 1932 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри показали, что если это неизвестное излучение попадает на парафин, то образуются протоны высоких энергий, не сходящиеся с теоретическими расчётами. Физик Джеймс Чедвик предположил, что это излучение состоит из незаряженных частиц с массой, близкой к массе протона, и провёл серию экспериментов^{[каких?]}, подтвердивших эту гипотезу. Эти незаряженные частицы были названы нейтронами.

Открытие атомных орбиталей

В 1924 году Луи Де Бройлем было предположено, что все частицы связаны с волной, названной впоследствии волной де Бройля с частотой ${\displaystyle \nu ={\cfrac {E}{h}}}$ и с длиной волны ${\displaystyle \lambda ={\cfrac {h}{p}}.}$

В 1926 году было записано уравнение Шрёдингера,^[10] описывающее субатомные частицы как волны. Чуть позже Макс Борн предположил, что корпускулярно-волновой дуализм верен не только для фотонов, но и в принципе для всех частиц. Было введено понятие орбитали — место наиболее вероятного нахождения электрона данного атома. Ведь теоретически электрон может быть очень редко обнаружен на любом расстоянии от атома,^[11] но чаще всего он находится где-то рядом с оным, как раз «на орбитали».