Атомна теорія — фізична теорія, яка припускає, що все на світі складається з найдрібніших частинок — атомів, сполучених між собою ядерними та електромагнітними силами. У XX столітті на практиці було доведено, що атом можна розділити на ще більш дрібні — субатомні — частинки.
Історія
Атомізм
У давньогрецькій філософії, а пізніше і в середні віки, люди припускали, що речі навколо них складаються з двох частин: неподільні атоми, якимось чином зчеплені один з одним, і з порожнечі між атомами. Атоми вважали вічними та незруйновними корпускулами. Цю позицію відстоювали у своїх працях такі філософи, як Демокріт або Левкіпп, але жодних доказів ця теорія тоді не мала.
Перша теорія будови атома
Наприкінці XVIII століття було відкрито хімічні закони збереження:
- , який відкрив 1789 року Антуан Лоран Лавуазьє, свідчить, що маса реактивів під час хімічної реакції не змінюється;
- Закон сталості складу, відкритий 1799 Жозефом Луї Прустом, свідчить, що будь-яка певна хімічна сполука, незалежно від способу її отримання, складається з одних і тих самих хімічних елементів;
- Закон кратних відношень, який відкрив 1803 року Джон Дальтон, стверджує, що відношення маси одного елемента до іншого буде цілим числом.
Ці закони не могли б виконуватися з такою точністю, якби матерія була дискретною структурою. Але в той час була не зовсім зрозумілою структура того, що ми тепер називаємо «молекулою». 1811 Амедео Авогадро провів серію дослідів з газом та з'ясував, що два літри гідрогену реагують лише з одним літром оксигену при отриманні водяної пари. А після відкриття 1827 року броунівського руху, стало очевидно, що матерія складається з окремих частинок — атомів, здатних утворювати групи — молекули, тобто була створена атомна теорія будови речовини.
Відкриття субатомних частинок
До 1897 року атоми вважали неподільними. 1897 року Джозеф Джон Томсон провів досвід з круксовою трубкою, в якому вперше спостерігався електрон. На катод подавали деяку напругу і, як згодом виявилося, в таких умовах катод випромінює пучки електронів. Томсон з'ясував, що ці пучки відхиляються при впливі на них електромагнітного поля. Сам Томсон називав ці частинки корпускулами, але пізніше вони отримали окрему назву — електрони.
Відкриття ядра атома
Модель атома Томсона спростував 1909 учень Томсона — Ернест Резерфорд. Він виявив, що атом не є однорідним за своєю структурою: в центрі розташоване масивне позитивно заряджене щільне ядро, а навколо нього, як планети навколо Сонця, рухаються електрони.
Виявилося, що якщо обстрілювати альфа-частками тонкий лист золота, то альфа-частинки будуть відхилятися на різні кути, причому частина з них — на кут більший ніж а це можливо лише якщо масивна позитивно заряджена альфа-частинка зустрічає на своєму шляху достатньо масивну позитивно заряджену перешкоду.
Створення квантової теорії атома
Планетарна модель мала низку недоліків, з яких найістотніший був пов'язаний з теоретично правильною втратою енергії електрона: оскільки електрон обертається навколо атома, то на нього діє доцентрове прискорення, а за [en] будь-яка заряджена частинка, що рухається з прискоренням, випромінює. Тобто втрачає енергію. А якщо електрон втрачає енергію, то зрештою він повинен впасти на ядро, чого в реальності не відбувається.
1913 року Нільс Бор припустив, що електрон може обертатися не як завгодно, а по суворо визначених орбітах, не змінюючи своєї енергії як завгодно довгий час. Перехід з орбіти на орбіту вимагає певної енергії — кванта енергії.
Відкриття ізотопів
1907 року радіохімік Фредерік Содді виявив, що існують сполуки з однаковими хімічними властивостями, які відрізняються за кількістю нейтронів.
Відкриття подільності ядра
1930 року було виявлено, що якщо високоенергетичні альфа-частинки потрапляють на деякі легкі елементи, то останні випромінюють промені з надзвичайно великою проникною здатністю. Це випромінювання мало набагато більшу проникну здатність, ніж всі інші промені. 1932 Ірен та Фредерік Жоліо-Кюрі показали, що якщо це невідоме випромінювання потрапляє на парафін, то утворюються протони високих енергій, і ці енергії не збігаються з теоретичними розрахунками. Фізик Джеймс Чедвік припустив, що це випромінювання складається з незаряджених частинок з масою, близькою до маси протона, і провів серію експериментів, які підтвердили цю гіпотезу. Ці незаряджені частинки отримали назву нейтрони.
Відкриття атомних орбіталей
1924 року Луї де Бройль припустив, що всі частинки пов'язані з хвилею, названою згодом хвилею де Бройля з частотою і з довжиною хвилі
1926 року Ервін Шредінгер записав своє знамените рівняння Шредінгера, яке описує субатомні частинки як хвилі. Трохи пізніше Макс Борн припустив, що корпускулярно-хвильовий дуалізм дійсний не лише для фотонів, але в принципі й для всіх частинок. Було введене поняття орбіталі — місце найбільш ймовірного знаходження електрона цього атома. Теоретично електрон можна дуже рідко виявити на якийсь конкретній відстані від ядра, але найчастіше він розташований десь поруч з ним, якраз «на орбіталі».
Теорія будови атома в культурі
- Достатньо відомий вислів Р. Фейнмана:
Якби внаслідок якоїсь світової катастрофи всі накопичені наукові знання виявилися б знищеними, і до прийдешніх поколінь живих істот перейшла б лише одна фраза, то, яке твердження, складене з найменшого числа слів, принесло б найбільшу інформацію? Я вважаю, що це-атомна гіпотеза: всі тіла складаються з атомів — маленьких тілець, які перебувають у безперервному русі, притягуються на невеликих відстанях, але відштовхуються, якщо одне з них щільніше притиснути до іншого. В одній цій фразі міститься неймовірна кількість інформації про світ, варто лише прикласти до неї трохи уяви і трохи міркування. | ||
— Р. Фейнман. |
- Модель атома в спрощеному вигляді є одним з відомих символів науки.
Примітки
- , Metaphysics I, 4, 985b 10—15.
- Berryman, Sylvia, «Ancient Atomism», The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2008 Edition), Edward N. Zalta (ed.), http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/atomism-ancient/ [ 4 червня 2016 у Wayback Machine.]
- Weisstein, Eric W. Lavoisier, Antoine (1743-1794)]. scienceworld.wolfram.com. Архів оригіналу за 7 квітня 2013. Процитовано 1 серпня 2009.
- Proust, Joseph Louis. «Researches on Copper [ 4 червня 2016 у Wayback Machine.]», excerpted from Ann. Chim. 32, 26-54 (1799) [as translated and reproduced in Henry M. Leicester and Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry, 1400 — 1900 (Cambridge, MA: Harvard, 1952)]. Retrieved on August 29, 2007.
- Andrew G. van Melsen (1952). From Atomos to Atom. Mineola, N.Y.: Dover Publications. ISBN .
- Avogadro, Amedeo (1811.). . Journal de Physique. 73: 58—76. Архів оригіналу за 12 травня 2019. Процитовано 27 листопада 2014.
- Einstein, A. (1905). Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen. Ганнаlen der Physik. 322 (8): 549. Bibcode:1905AnP...322..549E. doi:10.1002/andp.19053220806.
- Thomson, J.J. (1897). . Philosophical Magazine. 44 (269): 293. doi:10.1080/14786449708621070. Архів оригіналу ([facsimile from Stephen Wright, Classical Scientific Papers, Physics (Mills and Boon, 1964)]) за 24 листопада 2015. Процитовано 27 листопада 2014.
- Geiger, H (1910). . Proceedings of the Royal Society. A 83: 492—504. Архів оригіналу за 18 грудня 2017. Процитовано 27 листопада 2014.
- Schrödinger, Erwin (1926). Quantisation as an Eigenvalue Problem. Ганнаlen der Physik. 81 (18): 109—139. Bibcode:1926AnP...386..109S. doi:10.1002/andp.19263861802.
- Mahanti, Subodh. . Архів оригіналу за 22 січня 2009. Процитовано 1 серпня 2009.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Atomna teoriya fizichna teoriya yaka pripuskaye sho vse na sviti skladayetsya z najdribnishih chastinok atomiv spoluchenih mizh soboyu yadernimi ta elektromagnitnimi silami U XX stolitti na praktici bulo dovedeno sho atom mozhna rozdiliti na she bilsh dribni subatomni chastinki IstoriyaAtomizm Dokladnishe Atomizm U davnogreckij filosofiyi a piznishe i v seredni viki lyudi pripuskali sho rechi navkolo nih skladayutsya z dvoh chastin nepodilni atomi yakimos chinom zchepleni odin z odnim i z porozhnechi mizh atomami Atomi vvazhali vichnimi ta nezrujnovnimi korpuskulami Cyu poziciyu vidstoyuvali u svoyih pracyah taki filosofi yak Demokrit abo Levkipp ale zhodnih dokaziv cya teoriya todi ne mala Persha teoriya budovi atoma Naprikinci XVIII stolittya bulo vidkrito himichni zakoni zberezhennya yakij vidkriv 1789 roku Antuan Loran Lavuazye svidchit sho masa reaktiviv pid chas himichnoyi reakciyi ne zminyuyetsya Zakon stalosti skladu vidkritij 1799 Zhozefom Luyi Prustom svidchit sho bud yaka pevna himichna spoluka nezalezhno vid sposobu yiyi otrimannya skladayetsya z odnih i tih samih himichnih elementiv Zakon kratnih vidnoshen yakij vidkriv 1803 roku Dzhon Dalton stverdzhuye sho vidnoshennya masi odnogo elementa do inshogo bude cilim chislom Model atoma Tomsona Ci zakoni ne mogli b vikonuvatisya z takoyu tochnistyu yakbi materiya bula diskretnoyu strukturoyu Ale v toj chas bula ne zovsim zrozumiloyu struktura togo sho mi teper nazivayemo molekuloyu 1811 Amedeo Avogadro proviv seriyu doslidiv z gazom ta z yasuvav sho dva litri gidrogenu reaguyut lishe z odnim litrom oksigenu pri otrimanni vodyanoyi pari A pislya vidkrittya 1827 roku brounivskogo ruhu stalo ochevidno sho materiya skladayetsya z okremih chastinok atomiv zdatnih utvoryuvati grupi molekuli tobto bula stvorena atomna teoriya budovi rechovini Vidkrittya subatomnih chastinok Dokladnishe Subatomna chastinka Dokladnishe Model atoma Tomsona Planetarna model atoma Do 1897 roku atomi vvazhali nepodilnimi 1897 roku Dzhozef Dzhon Tomson proviv dosvid z kruksovoyu trubkoyu v yakomu vpershe sposterigavsya elektron Na katod podavali deyaku naprugu i yak zgodom viyavilosya v takih umovah katod viprominyuye puchki elektroniv Tomson z yasuvav sho ci puchki vidhilyayutsya pri vplivi na nih elektromagnitnogo polya Sam Tomson nazivav ci chastinki korpuskulami ale piznishe voni otrimali okremu nazvu elektroni Vidkrittya yadra atoma Dokladnishe Planetarna model atoma Model atoma Bora Model atoma Tomsona sprostuvav 1909 uchen Tomsona Ernest Rezerford Vin viyaviv sho atom ne ye odnoridnim za svoyeyu strukturoyu v centri roztashovane masivne pozitivno zaryadzhene shilne yadro a navkolo nogo yak planeti navkolo Soncya ruhayutsya elektroni Viyavilosya sho yaksho obstrilyuvati alfa chastkami tonkij list zolota to alfa chastinki budut vidhilyatisya na rizni kuti prichomu chastina z nih na kut bilshij nizh p 2 displaystyle cfrac pi 2 a ce mozhlivo lishe yaksho masivna pozitivno zaryadzhena alfa chastinka zustrichaye na svoyemu shlyahu dostatno masivnu pozitivno zaryadzhenu pereshkodu Stvorennya kvantovoyi teoriyi atoma Dokladnishe Model Bora Planetarna model mala nizku nedolikiv z yakih najistotnishij buv pov yazanij z teoretichno pravilnoyu vtratoyu energiyi elektrona oskilki elektron obertayetsya navkolo atoma to na nogo diye docentrove priskorennya a za en bud yaka zaryadzhena chastinka sho ruhayetsya z priskorennyam viprominyuye Tobto vtrachaye energiyu A yaksho elektron vtrachaye energiyu to zreshtoyu vin povinen vpasti na yadro chogo v realnosti ne vidbuvayetsya 1913 roku Nils Bor pripustiv sho elektron mozhe obertatisya ne yak zavgodno a po suvoro viznachenih orbitah ne zminyuyuchi svoyeyi energiyi yak zavgodno dovgij chas Perehid z orbiti na orbitu vimagaye pevnoyi energiyi kvanta energiyi Vidkrittya izotopiv Dokladnishe Izotop 1907 roku radiohimik Frederik Soddi viyaviv sho isnuyut spoluki z odnakovimi himichnimi vlastivostyami yaki vidriznyayutsya za kilkistyu nejtroniv Vidkrittya podilnosti yadra Dokladnishe Yadro atoma 1930 roku bulo viyavleno sho yaksho visokoenergetichni alfa chastinki potraplyayut na deyaki legki elementi to ostanni viprominyuyut promeni z nadzvichajno velikoyu proniknoyu zdatnistyu Ce viprominyuvannya malo nabagato bilshu proniknu zdatnist nizh vsi inshi promeni 1932 Iren ta Frederik Zholio Kyuri pokazali sho yaksho ce nevidome viprominyuvannya potraplyaye na parafin to utvoryuyutsya protoni visokih energij i ci energiyi ne zbigayutsya z teoretichnimi rozrahunkami Fizik Dzhejms Chedvik pripustiv sho ce viprominyuvannya skladayetsya z nezaryadzhenih chastinok z masoyu blizkoyu do masi protona i proviv seriyu eksperimentiv yaki pidtverdili cyu gipotezu Ci nezaryadzheni chastinki otrimali nazvu nejtroni Vidkrittya atomnih orbitalej Dokladnishe Atomna orbital Rizni atomni orbitali 1924 roku Luyi de Brojl pripustiv sho vsi chastinki pov yazani z hvileyu nazvanoyu zgodom hvileyu de Brojlya z chastotoyu n E h displaystyle nu cfrac E h i z dovzhinoyu hvili l h p displaystyle lambda cfrac h p 1926 roku Ervin Shredinger zapisav svoye znamenite rivnyannya Shredingera yake opisuye subatomni chastinki yak hvili Trohi piznishe Maks Born pripustiv sho korpuskulyarno hvilovij dualizm dijsnij ne lishe dlya fotoniv ale v principi j dlya vsih chastinok Bulo vvedene ponyattya orbitali misce najbilsh jmovirnogo znahodzhennya elektrona cogo atoma Teoretichno elektron mozhna duzhe ridko viyaviti na yakijs konkretnij vidstani vid yadra ale najchastishe vin roztashovanij des poruch z nim yakraz na orbitali Teoriya budovi atoma v kulturiAtom yak simvol nauki Dostatno vidomij visliv R Fejnmana Yakbi vnaslidok yakoyis svitovoyi katastrofi vsi nakopicheni naukovi znannya viyavilisya b znishenimi i do prijdeshnih pokolin zhivih istot perejshla b lishe odna fraza to yake tverdzhennya skladene z najmenshogo chisla sliv prineslo b najbilshu informaciyu Ya vvazhayu sho ce atomna gipoteza vsi tila skladayutsya z atomiv malenkih tilec yaki perebuvayut u bezperervnomu rusi prityaguyutsya na nevelikih vidstanyah ale vidshtovhuyutsya yaksho odne z nih shilnishe pritisnuti do inshogo V odnij cij frazi mistitsya nejmovirna kilkist informaciyi pro svit varto lishe priklasti do neyi trohi uyavi i trohi mirkuvannya R Fejnman Model atoma v sproshenomu viglyadi ye odnim z vidomih simvoliv nauki Primitki Metaphysics I 4 985b 10 15 Berryman Sylvia Ancient Atomism The Stanford Encyclopedia of Philosophy Fall 2008 Edition Edward N Zalta ed http plato stanford edu archives fall2008 entries atomism ancient 4 chervnya 2016 u Wayback Machine Weisstein Eric W Lavoisier Antoine 1743 1794 scienceworld wolfram com Arhiv originalu za 7 kvitnya 2013 Procitovano 1 serpnya 2009 Proust Joseph Louis Researches on Copper 4 chervnya 2016 u Wayback Machine excerpted from Ann Chim 32 26 54 1799 as translated and reproduced in Henry M Leicester and Herbert S Klickstein A Source Book in Chemistry 1400 1900 Cambridge MA Harvard 1952 Retrieved on August 29 2007 Andrew G van Melsen 1952 From Atomos to Atom Mineola N Y Dover Publications ISBN 0 486 49584 1 Avogadro Amedeo 1811 Journal de Physique 73 58 76 Arhiv originalu za 12 travnya 2019 Procitovano 27 listopada 2014 Einstein A 1905 Uber die von der molekularkinetischen Theorie der Warme geforderte Bewegung von in ruhenden Flussigkeiten suspendierten Teilchen Gannalen der Physik 322 8 549 Bibcode 1905AnP 322 549E doi 10 1002 andp 19053220806 Thomson J J 1897 Philosophical Magazine 44 269 293 doi 10 1080 14786449708621070 Arhiv originalu facsimile from Stephen Wright Classical Scientific Papers Physics Mills and Boon 1964 za 24 listopada 2015 Procitovano 27 listopada 2014 Geiger H 1910 Proceedings of the Royal Society A 83 492 504 Arhiv originalu za 18 grudnya 2017 Procitovano 27 listopada 2014 Schrodinger Erwin 1926 Quantisation as an Eigenvalue Problem Gannalen der Physik 81 18 109 139 Bibcode 1926AnP 386 109S doi 10 1002 andp 19263861802 Mahanti Subodh Arhiv originalu za 22 sichnya 2009 Procitovano 1 serpnya 2009