Главная страница
qrcode

Гладков К.А. Атом от А до Я (1974)_распознан. Заслуженный работник культуры рсфср кирилл Александрович гладков (1903 1973 гг.) известен советскому к зарубежному читателю как замечательный популяризатор науки и техники. Им написано более десяти книг


Скачать 78.95 Mb.
НазваниеЗаслуженный работник культуры рсфср кирилл Александрович гладков (1903 1973 гг.) известен советскому к зарубежному читателю как замечательный популяризатор науки и техники. Им написано более десяти книг
Дата10.09.2019
Размер78.95 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаГладков К.А. Атом от А до Я (1974)_распознан.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипКнига
#64819
страница2 из 16
Каталог
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

АТОМ
АТОМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА — ЭЛЕКТРОН АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА МОДЕЛИ АТОМНЫЙ (ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР
«АТОМНЫЙ» ЯЗЫК. В ряде мест этой книги мы вынуждены пользоваться специальными буквенными и цифровыми обозначениями и формулами. Все они очень просты, наглядны, и к ним легко привыкнуть.
Б УКВ Е Н Н Ы Е И ЦИФРОВЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ. В ядерной физике для химических элементов приняты те же буквенные обозначения, что ив химии. Однако рядом с сокращенным латинским обозначением элемента проставляются еще два числа вверху слева—массовое число (атомный вес) элемента, соответствующее суммарному числу всех нуклонов ядра атома (протонов и нейтронов, внизу слева — порядковый номер элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева, обозначающий количество положительных зарядов (протонов) в ядре атома и соответствующее пм число электронов на всех его орбитах. Вот так
;
(Li — литий. Внизу слева порядковый номер элемента 3 означает, что в ядре атома находятся три положительно заряженных протона, а на орбитах вокруг ядра вращаются три электрона. Вверху слева — массовое число 7. Вычитая из семи три, можно узнать число нейтронов в ядре атома. Для лития оно равно четырем.
Часто, чтобы не усложнять при повторениях название элемента или его изотопов, пишут полное название элемента по-русски, но только с числом, выражающим его массовое число. Например, полоний, радий и т. п.
Сходные обозначения приняты и для атомных частице электрон минус справа вверху означает отрицательный знак элементарного электрического заряда;
е
+
— позитрон плюс справа вверху означает положительный знак элементарного электрического заряда;
о??
1
— нейтрон единица вверху справа означает атомную массу нуклона, нуль слева внизу — отсутствие электрического заряда.
На каждой странице зтой книги много раз встречаются такие слова и понятия, как скорость, ускорение, сила и
другие, а особенно часто — энергия. Поэтому сначала придется вспомнить кое-что из школьных учебников это поможет правильно разобраться в некоторых особенностях терминов, после чего уже значительно легче будет перейти к более сложными тонким понятиям, принятым в современной физике.
В настоящее время в СССР введена новая, более совершенная, удобная и краткая Международная система физических единиц, сокращенно обозначаемая СИ. В эту систему в качестве основных единиц вошли метр м килограмм (кг, секунда секи другие вместо сантиметра, грамма, секунды прежней системы СГС. Поэтому в книге мы будем прибегать к терминами единицам уже новой системы и лишь в отдельных случаях — к некоторым старым единицам, допускаемым системой СИ.
СКОРОСТЬ. Если физическое тело (точка, движущееся в пространстве, проходит равные пути за одинаковые промежутки времени, говорят, что оно имеет постоянную скорость. Единица измерения скорости — один метр в секунду
(1
м]сек).
У СКО РЕН И Е означает быстроту изменения скорости. Единицей здесь служит изменение скорости за секунду, те
м/сек
2
.
СИЛА. Тело, обладающее массой и движущееся в пространстве с некоторым ускорением, испытывает непрерывное воздействие (давление, называемое силой. Величина силы определяется как произведение массы тела на его ускорение. Единицей силы служит ньютон н Это такая сила, которая, действуя (давя) на тело массой в 1 кг, заставляет его перемещаться с ускорением 1
м/сек
2
.
РАБОТА. Когда под действием силы какое-либо оказывающее ей противодействие тело перемещается с ускорением или поднимается на некоторую высоту, то говорят, что сила производит определенную работу. Единицей служит работа, производимая силой в 1 я на пути 1 м Эту единицу называют джоуль
(дж).
МОЩНОСТЬ — количество работы, выполненной за единицу времени. Единицей измерения ее служит один джоуль в секунду (1
дж/сек),
которая называется ватт
(вт).
1000
ет
составляет один киловатт
(кет ЭНЕРГИЯ. Работу, соответствующую определенной мощности, развиваемой в секунду, можно производить и дольше — в течение часов, дней, лет. Это зависит от количества энергии, расходуемой на выполнение данной работы. Поэтому количество энергии, требуемое для того чтобы развивать мощность
в 1
кет
в течение часа, принято измерять единицей, называемой кило в ат т-ч аскет *ч).
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ — работа, которуютело может совершить в силу своего положения или состояния например, сжатая пружина, поднятый на большую высоту груз, запас топлива и т. пили работа, которую нужно совершить над телом, чтобы переместить его в направлении, противоположном направлению действия его замороженной силы, зависящей только от положения тела.
КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ — энергия движения любого материального тела или частицы или работа, которую тело способно совершить благодаря своему движению. Определяется как половина произведения массы тела на квадрат скорости. Кинетическая энергия системы материальных сил равна сумме кинетических энергий каждого тела в отдель­
ности.
Например, тело массой в 1 кг движущееся со скоростью
1
м/сек,
обладает кинетической энергией, равной 1
дж.
КОЛИЧЕСТВО ДВИЖЕНИЯ, ИЛИ ИМПУЛЬС одна из характеристик движущегося тела. Благодаря импульсу движущееся тело (или частица) в случае столкновения с покоящимся телом оказывает на него действие. Величина импульса определяется как произведение массы тела на его скорость.
КЕЛЬВИН (°К)—единица измерения температуры. К д равен 1/273,16 части термодинамической температуры трой- Л ной точки воды (см. Кельвина шкала. Гл Из старых единиц мы иногда будем пользоваться единицей силы — дина дин дин = г •см/сек

2
,
отсюда 1 н =

= 10 дина также единицей энергии и работы — эрг эрг = дин -см отсюда 1
дж
= 10 7
эрг.
ВОЛЬТ в) единица, принятая для обозначения разности потенциалов электрически заряженных тел или источников тока. Например, разность потенциалов одного элемента химической батарейки для карманного электрического фонарика равна 1,2—1,4
в.
ЭЛЕКТРОНВОЛЬТ. Заряд электрона — величина строго постоянная. Попадая в электрическое поле, создаваемое разностью потенциалов между заряженными телами в 1 в, электрон разгоняется до скорости 593
км/сек.
А вместе со скоростью, естественно, растет и кинетическая энергия частицы. При такой скорости кинетическая энергия равна произведению его заряда (1,6 «10
-1 9
кулона) на разность потенциалов, те эрг или 1,6 .10


19
дж.
Это количество энергии и соответствует одному электрон вольту
(эв).
1?
Чтобы получить представление о конкретной величине этой единицы, нужно знать, что средняя энергия теплового движения атомов или молекул газа, а также энергия атомов твердого или жидкого тела при комнатной температуре равна примерно 0,03
эв.
Энергия электрона, пребывающего в наивысшем энергетическом состоянии в пределах атома водорода (на самой удаленной от ядра орбите, составляет 13,53
эв.
Приобретая энергию свыше этой величины, электрон уже навсегда покидает атом.
В электронвольтах измеряют энергию и всех других — заряженных и незаряженных — движущихся частица также фотонов. 1
эв
соответствует температуре 11 606° КАТОМ — главный персонаж данной книги и всего окружающего нас материального мира.
Мысль о том, что все бесконечно огромное разнообразие веществ в природе состоит из ничтожно малых и невидимых глазу частичек, неподдающихся дальнейшему делению (дроблению, приходила в голову еще мудрецам Древнего Востока, Индии, Китая, Греции. Но это все было плодом размышлений, раздумий и догадок, порой даже гениальных, а не результатом опытов или научных обобщений. Наиболее полно эта догадка была высказана древнегреческим философом Левкиппом и его учеником Демокритом, жившими за четыре века
до нашей эры. Демокриту принадлежит и слово атом — неделимый, которым он назвал такие неделимые частицы материи. Эти два великих мыслителя древности, а к ним можно еще прибавить
Эпикура и Лукреция Кара, положили начало материалистическому пониманию явлений природы философскому учению о вечности материи, ее несотво- римости, неуничтожении и вечном круговороте в природе.
Но только спустя 17 веков эти догадки древних ученых сумел переложить на язык подлинной науки великий русский ученый МВ. Ломоносов. В основу предложенной им теории строения вещества легло существование корпускул (молекул, которые состоят из химических элементов, или нечувствительных физических частичек — атомов. Все движение материи, учил МВ. Ломоносов, сводится к движенью атомов и является причиной всех без исключения изменений, происходящих в природе. Движение атомов в веществе определяет и степень нагрева его, или температуру. Он же тогда предска-j вали существование самой низкой возможной температуры — абсолютного нуля, при которой тепловое движение нечувствительных физических частичек вещества прекращается вовсе.
Самую крошечную порцию любого вещества окружающего мира, которая все еще полностью сохраняет все свойства этого вещества, назвали молекулой. При делении молекула вещества прекращает свое самостоятельное существование и распадается на атомы — самые маленькие частицы сравнительно небольшого числа отличных друг от друга химических элементов.
Исследуя шаг за шагом всевозможные природные вещества, открывая новые элементы, химики все точнее и точнее устанавливали их отличительные
черты и свойства. Входе этого кропотливого и длительного изучения обнаружилось много удивительного и просто непонятного. Атомы одних элементов были чрезвычайно легкими, других — крайне тяжелыми. Одни элементы вступали друг с другом в столь энергичное взаимодействие реакцию, что их приходилось держать отдельно и далеко друг от друга другие даже при непосредственном контакте ни при каких условиях не взаимодействовали.
Все это не могло не волновать ученых. В хаотическом беспорядке фактов нет-нет да угадывались некие закономерности, свидетельствовавшие она личии какого-то строгого, но пока еще неведомого порядка. Кажущийся хаос, видимо, был не в природе, а в отрывочных, неполных знаниях ученых. И этот порядок требовалось установить в первую очередь. Честь раскрыть сложную, тщательно скрываемую тайну природы выпала на долю выдающегося русского ученого, профессора химии Петербургского университета Дмитрия Ивановича Менделеева см. Периодическая система химических элементов Д . И . Менделеева).
Догадка оконечности атома просуществовала более тысячелетия. И понадобилось лишь несколько десятков лет, чтобы с полной бесспорностью установить, что неделимость атомов — заблуждение, правда, отражающее общую идею древних филосо­
фов-материалистов о неделимости первооснов ма­
терии.
Атомы химических элементов оказались вовсе не атомами (неделимыми, а целыми своеобразными мирами относительно огромной протяженности, построенными из более простых деталей — ядерных частиц и электронов. И хотя ученые назвали их элементарными — простейшими — частицами, весь ход развития науки наших дней свидетельствует о
том, что и они являются далеко не элементарными см. Элементарные частицы).
В атоме различают две основные части тяжелое, положительно заряженное ядро (см. Ядро атома в котором сосредоточена почти вся масса атома, и легкую оболочку, состоящую из отрицательно заряженных частиц — электронов (см. Атом электричества — электрон с огромной скоростью вращающихся вокруг ядра, но никогда на него не падающих. Диаметр атома равен приблизительно одной стомиллионной доле сантиметра (10


8
см а его ядро меньше примерно в 10 000—100 000 раз.
Атом самого легкого в природе элемента — водорода — состоит из двух частиц ядра, масса которого равна 1,6724-10
-24
г и вращающегося вокруг него единственного электрона массой 9,109-10
-28
г что примерно враз меньше массы ядра этого атома. У гелия — следующего после водорода элемента периодической системы — вокруг ядра вращаются два электрона, у лития — 3, у кислорода —
8, у железа — 26, у урана — 92 электрона.
д
Чтобы не усложнять до бесконечности расчеты t обычно массу всех атомов химических элементов" выражают в относительных единицах (см. Атомный вес по отношению к 1/12 части массы основного изотопа углерода *
2
С.
Ядро атома заряжено положительно, а каждый из вращающихся вокруг него электронов несет с собой отрицательный электрический заряд, который никогда не бывает меньше строго определенной величины, называемой элементарным электрическим зарядом (1,6-10
18
к Положительный электрический заряд ядра атома в точности равен сумме отрицательных зарядов электронов, находящихся в электронной оболочке атома. Поэтому в нормальном состоянии атом электрически нейтрален. Число
положительных зарядов ядра атома и определяет собой атомный, или порядковый, номер данного элемента в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Под действием внешних причин атом может терять или захватывать электроны, в зависимости отчего он становится или положительным в случае потери электронов, или отрицательными оном (если на его оболочку попал лишний электрон от соседнего атома или из числа свободных электронов, присутствующих в окружающей среде).
Электроны на своих орбитах удерживаются силами электрического притяжения между ними и ядром атома и образуют единую согласованную систему, причем каждый из электронов в зависимости от расстояния, на котором он вращается вокруг ядра, обладает определенным запасом энергии. Чем дальше электрон удален от ядра, тем большей энергией он обладает, хотя с увеличением этого расстояния связь его с ядром, естественно, ослабевает. В электронной оболочке электроны располагаются слоями в первом, ближайшем от ядра слое — 2, во втором
8, в третьем — 18, в четвертом — 32 и т. д. После второго слоя электронные орбиты разбиваются на подслои.
Химические свойства атома — способность вступать в те или иные химические реакции — определяются электронами самых внешних слоев, так как, будучи слабее всех связанными со своим ядром, они легче вступают во взаимодействие с другими атомами.
При всех химических преобразованиях веществ окружающей нас природы всегда и неизменно происходит превращение некоторых сложных веществ в простые и обратно — простых в сложные. Эти процессы всегда сопровождаются затратой или выделением энергии
АТОМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА - ЭЛЕКТРОН. По мере углубления в изучение свойств окружающих нас тел человек все чаще и чаще сталкивался с проявлением электрических сил. Именно электрическая энергия в конечном счете дала в его руки наиболее гибкие и тонкие способы и средства решать самые разнообразные задачи, встречающиеся в современной науке и технике.
Мы уже знаем, что каждый атом представляет собой целую систему взаимодействующих друг с другом электрических зарядов — положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательных электронов. Атак как подавляющая часть массы всего атома сосредоточена в его ядре, то выходит, что почти вся масса окружающих нас веществ связана с положительным электричеством, которое в значительной степени определяет и свойства окружающей нас природы.
Отличие химических свойств того или иного вещества, например кислорода от железа, объясняется только тем, что в ядре атома кислорода сосредоточе- Дно восемь положительных электрических зарядов, £1 в ядре атома железа — 26, а на оболочках находится определенное количество электронов соответственно 8 и Долгое время электрон считался простейшей и самой маленькой частицей мироздания. Все электроны всех веществ совершенно одинаковы, будь это вода, дерево или железо. Ни при каких обстоятельствах не удается получить или наблюдать ни отрицательных, ни положительных электрических зарядов меньше заряда одного электрона.
При исследовании выяснилось, что к электронам в атоме нельзя применять полностью законы движения в том виде, каких установили для больших объектов. В пространстве, измеряемом стомиллионными долями сантиметра, действуют совершенно иные законы.
В отличие от Солнечной или любой другой крупной механической системы, в которой тело в зависимости от ее начальной скорости может двигаться по любой орбите, в атоме для движения электронов разрешены только орбиты, соответствующие строго определенным значениям их энергии. Никаких других значений энергии электрон в данном атоме иметь не может.
Существование только строго определенных уровней энергий электрона и невозможность иметь для него в атоме промежуточные значения энергии — одно из основных свойств, вытекающих из квантовой теории (см. Кванты, Теория квантов Согласно этой теории, переход электрона с одной орбиты на другую, те. из одного энергетического состояния внутри атома в другое, сопровождается поглощением или испусканием кванта света строго определенной энергии. И если какая-либо орбита уже занята одним электроном, она не может быть занята другим электроном, так как в атоме не может быть двух электронов, которые бы находились водном и том же энергетическом состоянии.
В первую очередь электрон занимает ту орбиту, на которой он обладает наименьшей энергией и, следовательно, сильнее всего притягивается к ядру, те. самую близкую к ядру орбиту.
Таким образом, электроны не могут все скопиться на одной орбите, и каждый следующий занимает орбиту, соответствующую более высокому уровню энергии и остающуюся еще свободной. Поэтому правилу и происходит распределение электронов в атомах различных элементов — в порядке возрастания их энергии, или так называемого квантового состояния
Химические свойства атома зависят от количества и расположения электронов в оболочке. Каждый период таблицы Д. И. Менделеева заполняется и строится потому же закону, что и предыдущий. Поэтому и химические свойства элементов, например, второго периода близки свойствам элементов первого периода. Распределение электронов в атоме лития потом снова воспроизводится, но только на другом энергетическом уровне — в атоме натрия. Через один период мы имеем аналогичное состояние электронов в атоме калия, затем в атомах рубидия и цезия и т. д. Все эти элементы принадлежат к первому столбцу таблицы Д. И. Менделеева — к группе щелочных металлов.
Чтобы оторвать самый внешний электрон от атома элемента, например лития, нужно затратить энергию, равную 5,39 эв. Два других электрона этого атома, расположенных ближе к ядру, удерживаются более прочно. Энергия связи их с ядром соответственно равна 75,6 и 122,4 эв.
Направленный поток свободных, те. оторванных от своих атомов, электронов в проводниках или полупроводниках и является хорошо всем знакомым электрическим током.
При поглощении атомом поступающей извне энергии (причем эта энергия поглощается строго определенными порциями — квантами) электроны переходят на более удаленные от ядра орбиты (или более высокие энергетические уровни, и атом переходит в так называемое возбужденное состояние. Чем выше энергия поглощаемых квантов, тем дальше от ядра перебрасывается электрон. В таком состоянии предоставленный самому себе атом долго пребывать не может и вынужден вернуться обратно в обычное свое состояние, а приобретенная атомом излишняя порция энергии испускается в виде кванта электромагнитного излучения. Когда такой переход совершается на крайних орбитах (где энергия связи электрона с ядром слабее всего, испускаются кванты инфракрасного излучения, видимого света или ультрафиолетового излучения. При перескоках электронов на орбиты, более близкие к ядру атома допустим, сразу через одну или несколько орбит, испускаются кванты более жесткого электромагнитного излучения — рентгеновского, обладающего во много раз большей энергией, чем видимый и невидимый ультрафиолетовый и инфракрасный свет.
АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА МОДЕЛИ. Все наше знакомство с атомом и его ядром основано на очень косвенных методах исследования. Поэтому термины строение ядра атома, его изображение исходные выражения носят почти целиком условный характер. Ядро атома, во-первых, невидимо во- вторых, почти каждое новое, не только фундаментальное, но и частное открытие в ядерной физике подчас заставляет ученых совершенно изменять свое представление обустройстве этой важнейшей частицы микромира.
Чтобы не создавать научно неверного представления об истинной картине описываемых явлений, физики, как правило, говорят о модели атома или его ядра. Такой термин более правильно и точно отражает состояние самых последних фактических знаний и представлений о таинственном мире, изучение которого стало целью и смыслом жизни ученых многих поколений.
Самой первой моделью строения атома (1904 г) явился пудинг с изюмом Дж. Томсона. Этот большой ученый считал, что неделимый атом, например атом углерода, представляет собой сферу — сплошной сгусток положительно заряженного электричества, в который вкраплено шесть электронов
Сумма отрицательных зарядов всех этих электронов точно равна положительному заряду всей сферы, что и объясняет, почему в обычном состоянии атом всегда нейтрален и лишь потеря им одного или нескольких электронов приводит к образованию положительно заряженного атома, те. положительного иона.
Открытие явления радиоактивности и существования у атома ядра заставило пересмотреть модель атома, что и сделал английский физик Э. Резерфорд, предложивший новую, так называемую планетарную модель атома, созданную по аналогии с Солнечной системой.
Согласно этой модели, атом состоит из положительного ядра, расположенного в самом центре атома, а вращающиеся вокруг ядра электроны образуют как бы клубок орбит. От количества этих вращающихся электронов и зависят все химические свойства элементов.
Данная модель отличнейшим образом описывала устройство атома водорода. Его ядро составляет положительно заряженная частица — протон, вокруг которого вращается единственный электрон Сходятся также и их заряды, массы, размеры
Ядра всех других элементов были тяжелее протона. Например, масса ядра следующего за водородом элемента — гелия, вокруг которого вращается два электрона, вчетверо больше массы протона и т. д. Наконец, ядро атома урана, вокруг которого вращается 92 электрона, враз тяжелее протона.
Поначалу такое усложнение массы ядра атома не вызывало особых неудобств, так как по тем временам более важным считалось то, что число электронов, а следовательно, и отрицательных электрических зарядов в атоме в точности совпадало с суммарным положительным зарядом ядра атома (также соответствующим порядковому номеру элемента, поэтому нормальный атом всегда был нейтральным. Все идеально подтверждалось и таблицей Д. И. Менделеева, в которой некоторые элементы расположены не в порядке возрастания их атомных масса по числу электрических зарядов, те. электронов в оболочке атома.
С того момента, когда ученым удалось впервые определить атомные массы различных элементов, их всегда поражала закономерность, с которой эта масса увеличивалась от элемента к элементу приблизительно в кратном отношении к массе самого легкого из них — водорода. И не далее как в 1816 г. лондонский врачи страстный поклонник химии
Вильям Проут высказал мысль о том, что если бы атомы всех химических элементов были первичными основными частицами, подлинными кирпичиками мироздания, неразложимыми на части и нисколько несвязанными друг с другом, то какая могла бы быть причина того, что атом азота ровно враз тяжелее атома водорода, а атом кислорода — ровно в 16 раз?
Отсюда любознательный естествоиспытатель сделал очень дальновидный вывод атомы всех веществ сложены именно из атомов водорода. Атом азота — это 14 атомов водорода, собранных воедино, атом кислорода — 16 атомов водорода и т. д.
Эта гениальная догадка, будь она принята всей ученой корпорацией, могла бы значительно ускорить дальнейшее развитие физической науки. Но. последующие, более точные измерения атомных масс показали, что массы атомов всех других элементов не являются целыми кратными массы атома водорода. К тому же эти различия иногда оказывались столь значительными, что исключали возможные погрешности измерений Опровергнуть или сколько- нибудь удовлетворительно объяснить эти расхождения между соблазнительной гипотезой и научными фактами в те времена никто не сумели эта более чем простая догадка любознательного врача канула в небытие стем, чтобы, уже в новом качестве, воскреснуть в XX веке.
Как об этом свидетельствует многовековой опыт науки, все великое в природе в конечном счете оказывается и самым простым. Резерфорд доказал, что ядром атома водорода, бесспорно, является протон — тяжелая, заряженная положительно частица. Но если считать, что ядра всех других атомов состоят из набора протонов, то сразу оказывается непонятным одно обстоятельство. Заряд ядра и атомная масса численно совпадают только у водорода. Для всех остальных элементов они расходятся уже основательно — примерно в 2—2,5 раза. Но количество протонов в ядре не может быть больше суммарного заряда ядра. Тогда что это за протоны, меняющие свою массу от элемента к элементу Или, может быть, в ядро атома входят какие-то еще неизвестные частицы?
По мере дальнейшего развития науки об атомном ядре все чаще и чаще возникала необходимость окончательно разобраться ив этом противоречии. Тогда была выдвинута и обоснована новая модель строения ядра атома, казалось бы, обходящая эту не­
приятность.
По-прежнему продолжали считать, что ядра всех атомов сложены из протонов, число которых в точности равно числу электронов, те. порядковому номеру элемента. Нов дополнение к ним в состав ядра входят еще протоны, тесно связанные с электронами, которые и нейтрализуют их положительный заряд. Число таких нейтрализованных (парных с электронами) протонов и составляет разницу между атомной массой и суммой положительных зарядов ядра.
Такая модель вполне удовлетворительно объясняла все известные в то время факты. А наличие электронов в ядре атома, казалось бы, бесспорно доказывалось распадом ядер радиоактивных элементов, в процессе которого из них вылетали обычные электроны.
Однако очень быстро возникло множество новых противоречий. Например, тот неоднократно проверенный факт, что масса протона и якобы связанного с ним электрона, помноженная на приведенную выше разность между порядковым номером элемента и массой ядра атома, была все же значительно меньше, чем это должно быть на самом деле. Арифметика не сходилась никак. Поэтому данная модель просуществовала очень недолго.
Открытие в 1932 г. нейтрона (см. Нейтрон внесло ясность в существовавшую путаницу и значительно упростило (на самом деле сильно усложнило) картину строения ядра атома. Сразу же после опубликования этого открытия советский ученый Д. Д. Иваненко предложил новую, удивительно наглядную модель строения ядра атома
Согласно разработанной им теории, ядро любого атома, как было принято и раньше, состоит из протонов, число которых равно сумме его положительных зарядов, те. порядковому номеру элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева. Вместо спаренных с электронами протонов в ядро входят нейтроны — новые ядерные частицы, масса которых равна массе протонов, но которые не несут никакого электрического заряда, те. нейтральны. Их столько, сколько нужно, чтобы отчитаться за разницу между массой всего ядра атома и числом протонов в нем. При этом сходится идеально и арифметика. По этой модели ядро гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов. Сумма положительных зарядов ядра и число электронов в оболочке равны числу протонов — двум, массаже всех протонов и нейтронов равна атомной массе элемента четырем. Аналогично ядро лития содержит три протона (количество, равное порядковому номеру элемента и числу электронов на орбитах, а сумма протонов и нейтро- Д нов равна шести, что соответствует атомной мае се этого элемента. Итак по всей таблице элем ен -"
1
тов.
Открытие нейтрона прекрасно объясняет и существование изотопов разновидностей атомов одного итого же элемента, несколько отличающихся друг от друга по массе это отличие вызвано разным количеством нейтронов, входящих в их ядра.
Новая модель ядра атома сразу же получила признание физиков. Она полностью объясняла многочисленные накопленные к тому времени экспериментальные факты, показывала новые пути для уточнения тонкостей строения ядра, давала новую пищу для дальнейших теоретических работ (см. Бора атом 3

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

перейти в каталог файлов


связь с админом