Будова атома

Атом – найменша частка речовини. Його вивчення почалося ще в Стародавній Греції, коли до будови атома була прикута увага не лише вчених, а й філософів. Яка ж електронна будова атома і які основні відомості відомі про цю частинку?

Будова атома

Вже давньогрецькі вчені здогадувалися існування найдрібніших хімічно частинок, у тому числі складається будь-який предмет і організм. І якщо у XVII-XVIII ст. хіміки були впевнені, що атом неподільна елементарна частка, то на рубежі XIX-XX ст., Досвідченим шляхом вдалося довести, що атом не є неподільним.

Атом, будучи мікроскопічною частинкою речовини, складається з ядра та електронів. Ядро в 10 000 разів менше атома, проте практично вся його маса зосереджена саме в ядрі. Головною характеристикою атомного ядра є те, що він має позитивний заряд і складається з протонів і нейтронів. Протони заряджені позитивно, а нейтрони немає заряду (вони нейтральні).

Вони пов'язані один з одним за допомогою сильної ядерної взаємодії. Маса протона приблизно дорівнює масі нейтрона, але при цьому в 1840 разів більша за масу електрона. Протони та нейтрони мають у хімії загальну назву – нуклони. Сам атом є електронейтральним.

Атом будь-якого елемента можна позначити електронною формулою та електронно-графічною формулою:

Мал. 1. Електронно-графічна формула атома.

Єдиним хімічним елементом із періодичної системи, в ядрі якого не містяться нейтрони, є легкий водень (протий).

Електрон є негативно зарядженою частинкою. Електронна оболонка складається з електронів, що рухаються навколо ядра.Електрони мають властивості притягуватися до ядра, а один між одним на них впливає кулонівська взаємодія. Щоб подолати тяжіння ядра, електрони повинні отримувати енергію від зовнішнього джерела. Чим далі електрон знаходиться від ядра, тим менше енергії для цього потрібно.

Моделі атомів

Протягом тривалого часу вчені прагнули пізнати природу атома. На ранньому етапі великий внесок зробив давньогрецький філософ Демокріт. Хоча зараз його теорія і здається нам банальною і надто простою, у той період, коли уявлення про елементарні частинки тільки починало зароджуватися, його теорія про шматочки матерії сприймалася цілком серйозно. Демокріт вважав, що властивості будь-якої речовини залежать від форми, маси та інших характеристик атомів. Приміром, біля вогню, думав він, гострі атоми – тому вогонь обпалює; у води атоми гладкі, тому вона здатна текти; у твердих предметів, на його думку, атоми були шорсткі.

Демокріт вважав, що з атомів складається абсолютно все, навіть душа людини.

У 1904 році Дж. Дж. Томсон запропонував свою модель атома. Основні положення теорії зводилися до того, що атом представлявся позитивно зарядженим тілом, всередині якого були електрони з негативним зарядом. Пізніше ця теорія була спростована Е. Резерфордом.

Мал. 2. Модель атома Томсона.

Також у 1904 році японським фізиком Х. Нагаока було запропоновано ранню планетарну модель атома за аналогією з планетою Сатурн. Електрони цієї теорії об'єднані в кільця і ​​обертаються навколо позитивно зарядженого ядра. Ця теорія виявилася хибною.

У 1911 році Е. Резерфорд, зробивши ряд дослідів, зробив висновки, що атом за своєю будовою схожий на планетну систему.Адже електрони, наче планети, рухаються орбітами навколо важкого позитивно зарядженого ядра. Однак цей опис суперечив класичній електродинаміці. Тоді датський фізик Нільс Бор у 1913 році запровадив постулати, суть яких полягала в тому, що електрон, перебуваючи в деяких спеціальних станах, не випромінює енергію. Отже, постулати бору показали, що з атомів класична механіка непридатна. Планетарна модель, описана Резерфордом і доповнена Бором, отримала назву планетарна модель Бора-Резерфорда.

Мал. 3. Планетарна модель Бора-Резерфорда.

Подальше вивчення атома призвело до створення такого розділу, як квантова механіка, за допомогою якого пояснювали багато наукових фактів. Сучасні уявлення про атом розвинулися з планетарної моделі Бора-Резерфорда.

Що ми дізналися?

У цій статті з хімії (8 клас) розповідається коротко і зрозуміло про будову атома. Протягом багатьох століть вчені різних країн вивчали найдрібніші частинки речовини. З'являлися різні теорії, моделі та різні формули будови атома. Сучасні уявлення про атом грунтуються на моделі Бора-Резерфорда, за якою атом складається з ядра та електронної хмари, в якій електрони рухаються навколо ядра.