Atomo teorija

Chemijoje ir fizikoje atomo teorija paaiškina, kaip laikui bėgant keitėsi mūsų supratimas apie atomą. Kadaise buvo manoma, kad atomai yra mažiausios medžiagos dalelės. Tačiau dabar žinoma, kad atomai sudaryti iš protonų, neutronų ir elektronų. Šios subatominės dalelės sudarytos iš kvarkų. Pirmąją idėją apie atomą pateikė graikų filosofas Demokritas. Daug šiuolaikinės teorijos idėjų kilo iš britų chemiko ir fiziko Džono Daltono.

Teorija taikoma kietiems kūnams, skysčiams ir dujoms, tačiau ji netaikoma plazmai ar neutroninėms žvaigždėms.

Demokritas - graikų filosofas, 460 m. pr. m. e.

Roger Joseph Boscovich. Kroatijos jėzuitas, pateikęs atomo teorijos prototipą.

Džonas Daltonas (John Dalton, 1766-1844), anglų chemikas ir fizikas

Seras Josephas Johnas Thomsonas (1856-1940), anglų fizikas, atradęs elektroną ir jo neigiamą krūvį. Jis gavo Nobelio fizikos premiją

Demokrito atomo teorija

Demokritas manė, kad jei ką nors vis perpjausi per pusę, galiausiai teks sustoti. Jis teigė, kad paskutinio materijos gabalėlio neįmanoma sumažinti. Šiuos mažus materijos gabalėlius Demokritas vadino atomais, o tai reiškia "nedalomas". Jis manė, kad atomai išliks amžinai, niekada nesikeis ir negalės būti sunaikinti. Demokritas manė, kad tarp atomų nieko nėra ir kad viską, kas mus supa, būtų galima paaiškinti, jei suprastume, kaip veikia atomai.

Kai kurie kiti filosofai su tuo sutiko, kiti - ne. Jie neturėjo galimybės eksperimentais įrodyti, ar jo teorija teisinga, ar ne.

Boskovičiaus atomo teorija

1758 m. Rodžeris Džozefas Boskovičius aprašė atomo teorijos pirmtaką.

Daltono atomo teorija

1803 m. anglų mokslininkas Džonas Daltonas, gimęs Kamberlande, pertvarkė Demokrito teoriją taip:

Visa materija sudaryta iš atomų.
Atomai yra nedalomos ir nematomos dalelės.
To paties elemento atomai yra tos pačios rūšies ir masės.
Atomai, sudarantys cheminius junginius, yra tam tikromis proporcijomis.
Cheminiai pokyčiai susiję su cheminėje reakcijoje dalyvaujančių atomų pertvarkymu.

Daltonas apibrėžė atomą kaip pagrindinį elemento vienetą, galintį dalyvauti cheminiame junginyje.

Thomsono atomo modelis

1850 m. seras Williamas Crookesas sukonstravo "išlydžio vamzdį", t. y. stiklinį vamzdį su pašalintu oru ir metaliniais elektrodais jo galuose, prijungtą prie aukštos įtampos šaltinio. Sukūrus vamzdyje vakuumą, matomas šviesos išlydis, kuris eina nuo katodo (neigiamai įkrauto elektrodo) iki anodo (teigiamai įkrauto elektrodo). Crookesas šią emisiją pavadino "katodiniais spinduliais".

Po katodinių spindulių eksperimentų seras Džozefas Džonas Tomsonas nustatė, kad spindulius skleidžia neigiami krūviai, nes juos traukia teigiamas polius. J. Thomsonas žinojo, kad atomai yra elektriškai neutralūs, tačiau jis nustatė, kad tam atomas turi turėti vienodą neigiamų ir teigiamų krūvių kiekį. Neigiami krūviai buvo pavadinti elektronais (e-).

Remdamasis prielaidomis apie neutralaus krūvio atomus, Tomsonas pasiūlė pirmąjį atomo modelį, kurį apibūdino kaip teigiamai įkrautą sferą, į kurią buvo inkrustuoti elektronai (su neigiamais krūviais). Jis žinomas kaip slyvų pudingo modelis.

1906 m. Robertas Millikanas nustatė, kad elektronų Kulono (C) krūvis yra -1,6 * 10⁻¹⁹, o tai leido apskaičiuoti, kad jų masė yra mažytė, lygi 9,109 * 10 ⁻³¹kg.

Tuo pat metu 1886 m. Eugene'as Goldsteinas, atlikęs eksperimentus su katodiniais išlydžio vamzdžiais, nustatė, kad teigiamų krūvininkų masė yra 1,6726 * 10 ⁻²⁷kg, o elektros krūvis - +1,6 * 10 C⁻¹⁹. Vėliau lordas Ernestas Rutherfordas šias teigiamai įkrautas daleles pavadino protonais.

Tomsono modelio schema.

Rutherfordo atomo modelis

1910 m. Naujosios Zelandijos fizikas Ernestas Rutherfordas iškėlė idėją, kad teigiami atomo krūviai daugiausia yra atomo centre, branduolyje, o elektronai (e-) - aplink jį.

Rutherfordas tai įrodė, kai alfa spinduliuotės šaltiniu (iš helio) paveikė labai plonus aukso lakštus, apsuptus cinko sulfido lempos gaubto, kuris, veikiamas alfa spinduliuotės, skleidė matomą šviesą. Šis eksperimentas buvo pavadintas Geigerio-Marsdeno eksperimentu arba aukso folijos eksperimentu

Šiuo etapu jau buvo aiškūs pagrindiniai atomo elementai, be to, buvo atrasta, kad elemento atomai gali susidaryti iš izotopų. Izotopai skiriasi branduolio branduolyje esančių neutronų skaičiumi. Nors šis modelis buvo gerai suprantamas, šiuolaikinė fizika vystėsi toliau, ir dabartinių idėjų neįmanoma lengvai suprasti. Tam tikrą idėją apie šiuolaikinę atomo fiziką galima rasti toliau pateiktoje lentelėje esančiose nuorodose.

Lordo Ernesto Rutherfordo atominis eksperimentas

Šiuolaikinė fizika

Atomai nėra elementariosios dalelės, nes jie sudaryti iš subatominių dalelių, pavyzdžiui, protonų ir neutronų. Protonai ir neutronai taip pat nėra elementariosios dalelės, nes jie sudaryti iš dar mažesnių dalelių, vadinamų kvarkais, sujungtų kitomis dalelėmis, vadinamomis gliuonais (nes jie "sulipdo" kvarkus atome). Kvarkai yra elementariosios dalelės, nes kvarkų negalima suskaidyti daugiau.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra atomo teorija?

A: Atomo teorija paaiškina, kaip laikui bėgant keitėsi mūsų supratimas apie atomą.

K.: Kuo kadaise buvo laikomi atomai?

A: Kadaise buvo manoma, kad atomai yra mažiausios medžiagos dalelės.

K: Iš ko iš tikrųjų sudaryti atomai?

A: Atomai sudaryti iš protonų, neutronų ir elektronų.

K: Iš ko sudarytos subatominės dalelės?

A: Subatominės dalelės sudarytos iš kvarkų.

K: Kas yra graikų filosofas, kuris pirmasis sugalvojo atomo idėją?

A: Pirmasis atomo idėją sugalvojo graikų filosofas Demokritas.

K: Kas yra britų chemikas ir fizikas, prisidėjęs prie šiuolaikinės teorijos kūrimo daugybe idėjų?

A: Džonas Daltonas, britų chemikas ir fizikas, prisidėjo prie šiuolaikinės teorijos kūrimo.

Klausimas: Ar atomo teorija taikoma plazmai arba neutroninėms žvaigždėms?

Atsakymas: Teorija taikoma kietiems kūnams, skysčiams ir dujoms, tačiau ji netaikoma analogiškai plazmai ar neutroninėms žvaigždėms.