Атомная теория представляет физическую теорию, предполагающую, что все в мире является состоящим из мельчайших частиц, называемых атомами, которые скреплены между собой посредством ядерных и электрических сил.
Предыстория возникновения атомной теории
Слово «атом», являясь словом греческого происхождения, означает в переводе «неделимый».
Первым идею о великом множестве мельчайших частиц высказал древнегреческий философ Демокрит. Согласно его представлениям, атомы считались вечными, неделимыми, а также неизменными. Изменения во Вселенной осуществлялись исключительно по причине изменений в межатомных связях, а не в них самих. Таким способом ему удалось тонко обойти спор древнегреческих мыслителей относительно подверженности переменам самой сути видимого мира.
Идея касательно атомного строения материи продолжала оставаться чисто философским заключением вплоть до начала XIX века, когда стали формироваться основы химии как науки. Химики, в свою очередь, первыми сумели обнаружить, что многие вещества в процессе реакций склонны распадаться на более простые компоненты.
Так, вода, например, подвержена распаду на водород и кислород. При этом некоторые вещества (например, водород и кислород) уже не будут поддаваться разложению на составляющие с помощью при химических реакций. Такие вещества получили название химических элементов.
Рисунок 1. Боровская теория атома. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
К началу XIX века общеизвестными считались около тридцати химических элементов. Более того, учеными было к тому времени установлено, что при происхождении химических реакций, количественное соотношение участвующих в ней веществ продолжает оставаться неизменным. Так, для получения воды неизменными в этом плане будут одна доля водорода и восемь массовых долей кислорода
Атомистическая теория Дальтона
Первым ученым, добившимся определенных успехов в новом направлении развития химии, стал английский химик Д. Дальтон, чье имя тесным образом связано с атомистической теорией. В начале вышеуказанного века ученый совершает открытия в сфере нескольких экспериментальных закономерностей: закон парциальных давлений, закон о растворимости в жидкостях газов, закон кратных отношений.
Рисунок 2. Атомистическая теория строения вещества Дальтона. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Основные положения теории Дальтона выражены следующим образом:
- все вещества являются состоящими из большого количества атомов (простых или сложных);
- атомы одного вещества являются полностью тождественными, простые атомы в действительности совершенно неизменны и неделимы;
- атомы разных элементов способны к соединению между собой в определенных соотношениях;
- в качестве важнейшего свойства атомов выступает атомный вес.
В 1803 г. Дальтон создает первую таблицу относительных атомных весов некоторых соединений и элементов, выбирая точкой отсчета при этом атомный вес водорода (принимая его равным единице). С целью обозначения атомов элементов Дальтон начинает применять символы в форме окружностей с разнообразными фигурами внутри. Впоследствии ученый неоднократно корректирует атомные весы элементов, но для большинства из них он изначально приводит неверные значения атомных весов.
Дальтону пришлось допустить, что атомы различных элементов в процессе образования сложных атомов начинают соединяться, согласно принципу максимальной простоты. Согласно его сути:
- при наличии только одного бинарного соединения двух элементов, его молекула (или сложный атом) будет образована посредством одного атома одного элемента и одного атома – другого (в терминологии Дальтона сложный атом считается двойным);
- тройные, а также более сложные атомы могут образовываться исключительно в случае наличия нескольких соединений, сформированных посредством двух элементов.
Исходя из этого, ученый предположил, что состав молекулы воды будет складываться из одного атома кислорода и одного атома водорода. Следствием этого стала заниженная важность атомного веса кислорода, что, в свою очередь, привело к неверному определению атомных весов металлов на основе состава оксидов.
Таким образом, принцип наибольшей простоты (который был подкреплен авторитетом Дальтона как создателя атомно-молекулярной теории) в дальнейшем играет в решении проблемы атомных весов определенную отрицательную роль. При этом, в целом, его атомистическая теория легла в основу последующего развития естествознания.
Планетарная модель атома Резерфорда
В 1911 году исследования в сфере атомов продолжает Э. Резерфорд. В рамках своих экспериментов, при исследовании активности альфа-частиц в газах, он обнаруживает присутствие в атоме определенных частиц, которые при этом являются положительно заряженными. Резерфорду удалось увидеть, что в момент прохождения лучей через газ (тонкую металлическую пластину) наблюдается резкое отклонение определенного количества частиц от траектории их движения (другим словами, их в буквальном смысле отбрасывает назад).
Ученый пришел к выводу, что такое поведение можно объяснить фактом столкновения с положительно заряженными частицами. Эти эксперименты помогли физику в создании модели строения атома Резерфорда.
Таким образом, благодаря опытам, ученый смог создать совершенно новую теорию в этой данной области. Его открытия приобрели решающее значение в последующем развитии физики как важной науки. Модель Резерфорда описывает атом в формате ядра, размещенного в центре, и вокруг которого перемещаются электроны. Ядро при этом обладает положительным зарядом, а электроны – отрицательным.
Рисунок 3. Планетарная модель атома Резерфорда. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Модель атома (по Резерфорду) предусматривала вращение электронов вокруг ядра согласно определенным траекториям, называемым орбитами. Открытие ученого помогло в объяснении причины отклонения альфа-частиц и стало существенным шагом вперед в сфере развития ядерной теории атома.
В модели атома Резерфорда ученые прослеживают яркую и точную аналогию с движением вокруг Солнца планет Солнечной системы вокруг Солнца. По этой причине, модель Резерфорда, атом в которой осуществляет свое движение вокруг ядра по орбите, стала называться планетарной.
