Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Первые модели строения атома

Впервые планетарная модель атома была предложена русским ученым профессором Чичериным. Однако в международной научной литературе публикация об этом открытии сделана не была. Позднее в 1903г. Томсон предложил другую модель атома, которая отрицала планетарное строение. В создании современной теории особую роль сыграли работы Резерфорда, создавшего планетарную модель атома (1911), и Бора, разработавшего первую квантовую теорию строения атома(1913). В центре атома положительнозаряженное ядро, которое занимает незначительную часть атома. Масса ядра составляет 99.9% всего атома, имеет огромную плотность 10¹⁴ г/см³. Состоит из протонов, нейтронов. Очень похожи между собой, различаются только зарядами. m_p ≈ m_n = 1 aeм

Число протонов в ядре определяет заряд ядра, общее число электронов и равно порядковому номеру элемента в таблице.

m_e в 1840 раз < m_p и m_n.

Масса атома практически равна сумме масс протонов и нейтронов.

N_nо=A-Z

Разновидности атомов имеющих одинаковый заряд ядра, но разную массу – изотопы. Они отличаются числом n_о. ³⁹₁₉ К и ⁴⁰₁₉ К.

Резерфорд с сотрудниками осуществили опыт по изучению закономерностей воздействия альфа-лучей на тонкие металлические листочки. При ударе альфа-частиц об экран, покрытый тонким слоем ZnS, наблюдались вспышки, которые регистрировались. Резерфорд считал, что альфа-частицы должны свободно пролетать через тонкие листочки. Результаты опытов привели его в шок. Отдельные альфа-частицы довольно резко отскакивали от экрана. Аналогичная картина наблюдалась при исследовании прохождения альфа-частиц через газы. Анализировав все это, резерфорд сделал вывод, что в очень малом объеме атома, в центре сконцентрированы положительные заряды. Правильность представлений Резерфорда была подтверждена специальными опытами с альфа- и бета-частицами, траектории которых стало возможным видеть и фотографировать благодаря камере Вильсона.

Выводы Резерфорда стали основой для создания им планетарной модели атома: вокруг положительно-заряженного ядра атома вращаются электроны. Заряд ядра и электронов численно равны, поэтому атом электронейтрален. Подобную модель называют теперь ядерной. Но еще не было известно число электронов в атомах и их состояние.

Ответ на этот вопрос был дан на основании работ Мозли: анодом рентгеновской трубки служили исследуемые металлы. Иногда на платиновый антикатод наносили какое-нибудь соединение исследуемого элемента. Электроны идут от катода к антикатоду, приводят атомы антикатода в возбужденное состояние, они испускают энергию в виде рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение направлялось через кристалл на фотографическую пластинку. Спектр каждого элемента состоит из нескольких линий. Влияние природы рентгеновских лучей, испускаемых элементом, сказывается лишь на длинах волн спектральных линий: чем больше атомная масса и его порядковый номер, тем короче длины волн аналогичных линий данной серии. Исследования Мозли позволили сформулировать закон: Корень квадратный из частоты колебаний, отвечающих характерным линиям в рентгеновских спектрах, есть линейная ф-ция порядкового номера элемента в периодической системе. V=a(z-b)2

Уяснить глубокий смысл открытия Мозли помогла периодическая система. Оказалось, что порядковый номер элемента определяет не место элемента в периодической системе, но и заряд ядра его атома.

Исследования Мозли устранили кажущееся противоречие в периодической системе: некоторые элементы с большей атомной массой были размещены Менделеевым впереди элементов с меньшей атомной массой.

7.Спектр.

Важное значение в определении закономерностей расположения электронов в атоме имели периодическая система и изучение оптических (атомных) спектров. К началу 20в. Накопился огромный материал по измерению длин волн спектральных линий различных элементов и систематизации их в серии. Были установлены отдельные эмпирические закономерности, из которых следовало, что спектр характеризует каждый элемент, т.е. является такой же фундаментальной характеристикой элемента, как и его порядковый номер в периодической системе. Нильс Бор, выдающийся датский физик, назвал периодическую систему Д.И.Менделеева путеводной звездой в разработке теории строения атома. Работы Бора начиная с 1913г. Составили новую эпоху в развитии спектроскопии.

При переходе из одного стационарного состояния в другое, электрон поглощает или испускает квант энергии, т.е. с монохромической частотой. Бор впервые теоретически рассчитал спектр атома водорода и объяснил линейчатый его характер. Рассмотрим излучения, характерные для атома водорода, т.е. его спектр. В спектре водорода обнаружен ряд линий, которые располагаются с определенными интервалами. Каждая линия соответствует определенной частоте излучения. В линейчатом спектре различаются группы линий- в видимой области, в ультрафиолетовой и в инфракрасной. В каждой группе наблюдается постепенное уменьшение интервалов между линиями с увеличением частоты. Линии видимой области спектра были обнаружены первыми. Они называются Серией Бальмера. Две линии водорода в инфракрасной части спектра найдены Пашеном. Ультрафиолетовая серия была предсказана Лайманом. Интервалы между каждыми двумя линиями спектра отвечают областям частот, в которых атом водорода не испускает света.

Спектр – набор линий, отвечающих определённым длинам волн. Свет несет энергию. Но какое кол-во энергии переносится светом? На этот вопрос можно дать ответ, если воспользоваться квантовой теорией, выдвинутой Планком. Основные положения теории квантов Планка сводятся к выводу, что энергия поглощается или излучается атомами не непрерывно, а дискретно, небольшими порциями- квантами, яв-ся кратными некоторого наименьшего возможного кол-ва h, названного постоянной Планка. Планк получил уравнение, которое устанавливает связь между энергией отдельного кванта и частотой колебаний рассматриваемого излучения: E=hV

Отсюда следует, что видимый свет, рентгеновское излучение и др. имеют одинаковую природу и отличаются друг от друга частотой излучения и энергией их отдельных квантов.

Бор использовал ядерную планетарную модель строения атома и развил свои представления на примере простейшего атома – атома водорода, спектр которого уже был изучен.