Понятие атом. Строение атома и атомного ядра

Как уже отмечалось,атом состоит из трех видов элементарныхчастиц: протонов, нейтронов и электронов.Атомное ядро – центральная часть атома,состоящая из протонов и нейтронов.Протоны и нейтроны имеют общее названиенуклон, в ядре они могут превращатьсядруг в друга. Ядро простейшего атома –атома водорода – состоит из однойэлементарной частицы – протона.

Диаметрядра атома равен примерно 10-13– 10-12см и составляет 0,0001 диаметра атома.Однако, практически вся масса атома (99,95 – 99,98 %) сосредоточена в ядре.

Еслибы удалось получить 1 см3чистого ядерного вещества, масса егосоставила бы 100 – 200 млн. т. Масса ядраатома в несколько тысяч раз превосходитмассу всех входящих в состав атомаэлектронов.

Протон– элементарная частица, ядро атомаводорода. Масса протона равна 1,6721х10-27кг, она в 1836 раз больше массы электрона.Электрический заряд положителен и равен1,66х10-19Кл. Кулон – единица электрическогозаряда, равная количеству электричества,проходящему через поперечное сечениепроводника за время 1с при неизменнойсиле тока 1А (ампер).

Каждый атом любогоэлемента содержит в ядре определенноечисло протонов. Это число постоянноедля данного элемента и определяет егофизические и химические свойства.

Тоесть, от количества протонов зависит,с каким химическим элементом мы имеемдело. Например, если в ядре один протон– это водород, если 26 протонов – этожелезо. Число протонов в атомном ядреопределяет заряд ядра (зарядовое числоZ) и порядковый номер элемента впериодической системе элементов Д.И.Менделеева (атомный номер элемента).

Нейтрон– электрическинейтральная частица с массой 1,6749х10-27кг,в 1839 раз больше массы электрона. Нейронв свободном состоянии – нестабильнаячастица, он самостоятельно превращаетсяв протон с испусканием электрона иантинейтрино. Период полураспаданейтронов (время, в течение которогораспадается половина первоначальногоколичества нейтронов) равен примерно12 мин.

Однако в связанном состояниивнутри стабильных атомных ядер онстабилен. Общее число нуклонов (протонови нейтронов) в ядре называют массовымчислом (атомной массой – А). Числонейтронов, входящих в состав ядра, равноразности между массовым и зарядовымчислами: N = A – Z.

Электрон– элементарнаячастица, носитель наименьшей массы –0,91095х10-27ги наименьшего электрического заряда –1,6021х10-19 Кл.Это отрицательно заряженная частица.Число электронов в атоме равно числупротонов в ядре, т.е. атом электрическинейтрален.

Позитрон– элементарная частица с положительнымэлектрическим зарядом, античастица поотношению к электрону. Масса электронаи позитрона равны, а электрическиезаряды равны по абсолютной величине,но противоположны по знаку.

Различныетипы ядер называют нуклидами. Нуклид –вид атомов с данными числами протонови нейтронов.

В природе существуют атомыодного и того же элемента с разнойатомной массой (массовым числом): 1735Cl, 1737Clи т. д. Ядра этих атомов содержат одинаковоечисло протонов, но различное числонейтронов.

Разновидности атомов одногои того же элемента, имеющие одинаковыйзаряд ядер, но различное массовое число,называются изотопами.Обладая одинаковым количеством протонов,но различаясь числом нейтронов, изотопыимеют одинаковое строение электронныхоболочек, т. е. очень близкие химическиесвойства и занимают одно и то же местов периодической системе химическихэлементов.

Изотопыобозначают символом соответствующегохимического элемента с расположеннымсверху слева индексом А – массовымчислом, иногда слева внизу приводитсятакже число протонов (Z). Например,радиоактивные изотопы фосфора обозначают32Р,33Рили 1532Ри 1533Рсоответственно. При обозначении изотопабез указания символа элемента массовоечисло приводится после обозначенияэлемента, например, фосфор – 32, фосфор– 33.

Большинствохимических элементов имеет по несколькоизотопов. Кроме изотопа водорода1Н-протия,известен тяжелый водород 2Н-дейтерийи сверхтяжелый водород 3Н-тритий.У урана 11 изотопов, в природных соединенияхих три (уран 238, уран 235, уран 233). У них по92 протона и соответственно 146,143 и 141нейтрон.

В настоящее времяизвестно более 1900 изотопов 108 химическихэлементов. Из них к естественным относятсявсе стабильные (их примерно 280) иестественные изотопы, входящие в составрадиоактивных семейств (их 46). Остальныеотносятся к искусственным, они полученыискусственным путем в результатеразличных ядерных реакций.

Термин«изотопы» следует применять только втех случаях, когда речь идет об атомаходного и того же элемента, например,изотопы углерода12С и 14С.Если подразумеваются атомы разныххимических элементов, рекомендуетсяиспользовать термин «нуклиды», например,радионуклиды 90Sr,131J, 137Cs.

Атом – это мельчайшая частица химического вещества, которая способна сохранять его свойства. Слово «атом» происходит от древнегреческого «atomos», что означает «неделимый». В зависимости о того, сколько и каких частиц находится в атоме, можно определить химический элемент.

Кратко о строении атома

Как можно вкратце перечислить основные сведения о строении атома? Атомявляется частицей с одним ядром, которое заряжено положительно.

Вокруг этого ядра расположено отрицательно заряженное облако из электронов. Каждый атом в своем обычном состоянии является нейтральным. Размер этой частицы полностью может быть определен размером электронного облака, которое окружает ядро.

Само ядро, в свою очередь, тоже состоит из более мелких частиц – протонов и нейтронов. Протоны являются положительно заряженными.

Нейтроны не несут в себе никакого заряда. Однако протоны вместе с нейтронами объединяются в одну категорию и носят название нуклонов. Если необходимы основные сведения о строении атома кратко, то эта информация может быть ограничена перечисленными данными.

Первые сведения об атоме

О том же, что материя может состоять из мелких частиц, подозревали еще древние греки. Они полагали, что все существующее и состоит из атомов. Однако такое воззрение носило чисто философский характер и не может быть трактовано научно.

Первым основные сведения о строении атома получил английский ученый Джон Дальтон.Именно этот исследователь сумел обнаружить, что два химических элемента могут вступать в различные соотношения, и при этом каждая такая комбинация будет представлять собой новое вещество. Например, восемь частей элемента кислорода порождают собой углекислый газ. Четыре части кислорода – угарный газ.

В 1803 году Дальтон открыл так называемый закон кратных отношений в химии. При помощи косвенных измерений (так как ни один атом тогда не мог быть рассмотрен под тогдашними микроскопами) Дальтон сделал вывод об относительном весе атомов.

Исследования Резерфорда

Почти столетие спустя основные сведения о строении атомов были подтверждены еще одним английским химиком — Эрнестом Резерфордом.Ученый предложил модель электронной оболочки мельчайших частиц.

На тот момент названная Резерфордом «Планетарная модель атома» была одним из важнейших шагов, которые могла сделать химия. Основные сведения о строении атома свидетельствовали о том, что он похож на Солнечную систему: вокруг ядра по строго определенным орбитам вращаются частицы-электроны, подобно тому, как это делают планеты.

Электронная оболочка атомов и формулы атомов химических элементов

Электронная оболочка каждого из атомов содержит ровно столько электронов, сколько находится в его ядре протонов. Именно поэтому атом является нейтральным. В 1913 году еще один ученый получил основные сведения о строении атома.

Формула Нильса Бора была похожа на ту, что получил Резерфорд. Согласно его концепции, электроны также вращаются вокруг ядра, расположенного в центре. Бор доработал теорию Резерфорда, внес стройность в ее факты.

Уже тогда были составлены формулы некоторых химических веществ. Например, схематически строение атома азота обозначается как 1s22s22p3, строение атома натрия выражается формулой 1s22s22p63s1. Через эти формулы можно увидеть, какое количество электронов движется по каждой из орбиталей того или иного химического вещества.

Модель Шредингера

Однако затем и эта атомная модель устарела. Основные сведения о строении атома, известные науке сегодня, во многом стали доступны благодаря исследованиям австрийского физика Э. Шредингера.

Он предложил новую модель его строения – волновую. К этому времени ученые уже доказали, что электрон наделен не только природой частицы, но обладает свойствами волны.

Однако у модели Шредингера и Резерфорда имеются и общие положения. Их теории сходны в том, что электроны существуют на определенных уровнях.

Такие уровни также называются электронными слоями.

При помощи номера уровня может быть охарактеризована энергия электрона. Чем выше слой, тем большей энергией он обладает. Все уровни считаются снизу вверх, таким образом, номер уровня соответствует его энергии.

Каждый из слоев в электронной оболочке атома имеет свои подуровни. При этом у первого уровня может быть один подуровень, у второго – два, у третьего – три и так далее (см. приведенные выше электронные формулы азота и натрия).

Еще более мелкие частицы

На данный момент, конечно, открыты еще более мелкие частицы, нежели электрон, протон и нейтрон. Известно, что протон состоит из кварков. Существуют и еще более мелкие частицы мироздания – например, нейтрино, который по своим размерам в сто раз меньше кварка и в миллиард раз меньше протона.

Нейтрино – это настолько мелкая частица, что она в 10 септиллионов раз меньше, чем, к примеру, тираннозавр. Сам тираннозавр во столько же раз меньших размеров, чем вся обозримая Вселенная.

Основные сведения о строении атома: радиоактивность

Всегда было известно, что ни одна химическая реакция не может превратить один элемент в другой. Но в процессе радиоактивного излучения это происходит самопроизвольно.

Радиоактивностью называют способность ядер атомов превращаться в другие ядра – более устойчивые. Когда люди получили основные сведения о строении атомов, изотопы в определенной мере могли служить воплощением мечтаний средневековых алхимиков.

В процессе распада изотопов испускается радиоактивное излучение. Впервые такое явление было обнаружено Беккерелем.

Главный вид радиоактивного излучения – это альфа-распад. При нем происходит выброс альфа-частицы. Также существует бета-распад, при котором из ядра атома выбрасывается, соответственно, бета-частица.

Природные и искусственные изотопы

В настоящее время известно порядка 40 природных изотопов. Их большая часть расположена в трех категориях: урана-радия, тория и актиния.

Все эти изотопы можно встретить в природе – в горных породах, почве, воздухе. Но помимо них, известно также порядка тысячи искусственно выведенных изотопов, которые получают в ядерных реакторах. Многие их таких изотопов используются в медицине, особенно в диагностике.

Пропорции внутри атома

Если представить себе атом, размеры которого будут сопоставимы с размерами международного спортивного стадиона, тогда можно визуально получить следующие пропорции.

Электроны атома на таком «стадионе» будут располагаться на самом верху трибун. Каждый из них будет иметь размеры меньше, чем булавочная головка. Тогда ядро будет расположено в центре этого поля, а его размер будет не больше, чем размер горошины.

Иногда люди задают вопрос, как в действительности выглядит атом. На самом деле он в буквальном смысле слова не выглядит никак – не по той причине, что в науке используются недостаточно хорошие микроскопы. Размеры атома находятся в тех областях, где понятие «видимости» просто не существует.

Атомы обладают очень малыми размерами. Но насколько малы в действительности эти размеры? Факт состоит в том, что самая маленькая, едва различимая человеческим глазом крупица соли содержит в себе порядка одного квинтиллиона атомов.

Если же представить себе атом такого размера, который мог бы уместиться в человеческую руку, то тогда рядом с ним находились бы вирусы 300-метровой длины. Бактерии имели бы длину 3 км, а толщина человеческого волоса стала бы равна 150 км.

В лежачем положении он смог бы выходить за границы земной атмосферы. А если бы такие пропорции были действительны, то человеческий волос в длину смог бы достигать Луны. Вот такой он непростой и интересный атом, изучением которого ученые продолжают заниматься и по сей день.

Атом является наименьшей частицей элемента, сохраняющей его характеристики.Строение атомного ядра.Атомы различных элементов отличаются друг от друга. Поскольку существует свыше 100 различных элементов, то существует и свыше 100 различных видов атомов.Рис 1-2. Части атома.Каждый атом имеет ядро, расположенное в центре атома.

Оно содержит положительно заряженные частицы – протоны и незаряженные частицы – нейтроны.Электроны, отрицательно заряженные частицы, вращаются вокруг ядер (см. Рис. 1-2).Количество протонов в ядре атома называется атомным номером элемента.Рис.

1-3. Электроны, расположенные на оболочках вокруг ядра.Атомные номера позволяют отличить один элемент от другого. Каждый элемент имеет атомный вес.

Атомный вес — это масса атома, которая определяется общим числом протонов и нейтронов в ядре. Электроны практически не дают вклада в общую массу атома, масса электрона составляет только 1/1845 часть массы протона и ею можно пренебречь.Электроны вращаются по концентрическим орбитам вокруг ядра. Каждая орбита называется оболочкой.

Эти оболочки заполняются в следующей последовательности: сначала заполняется оболочка К, затем L, М, N и т. д. (см.

Рис. 1-3). Максимальное количество электронов, которое может разместиться на каждой оболочке, показано на Рис.

1-4.Внешняя оболочка называется валентной, и количество электронов, содержащееся в ней, называется валентностью. Чем дальше от ядра валентная оболочка, тем меньшее притяжение со стороны ядра испытывает каждый валентный электрон. Таким образом, потенциальная возможность атома присоединять или терять электроны увеличивается, если валентная оболочка не заполнена и расположена достаточно далеко от ядра.Рис.

1-4 и 1-5. Состав атома.Электроны валентной оболочки могут получать энергию. Если эти электроны получат достаточно энергии от внешних сил, они могут покинуть атом и стать свободными электронами, произвольно перемещающимися от атома к атому.

Материалы, содержащие большое количество свободных электронов, называются проводниками.Рис. 1-6. Валентность меди.На Рис.

1-5 сравниваются проводимости различных металлов, используемых в качестве проводников. В таблице серебро, медь и золото имеют валентность, равную единице (см. Рис.

1-6). Однако серебро является лучшим проводником, поскольку его валентные электроны слабее связаны.Изоляторы, в противоположность проводникам, препятствуют протеканию электричества. Изоляторы стабильны благодаря тому, что валентные электроны одних атомов присоединяются к другим атомам, заполняя их валентные оболочки, препятствуя, таким образом, образованию свободных электронов.Рис.

1-7. Диэлектрические свойства различных материалов, используемых в качестве изоляторов.Материалы, классифицируемые как изоляторы, сравниваются на Рис. 1-7.

Слюда является наилучшим изолятором, потому что она имеет наименьшее число свободных электронов на своих валентных оболочках.Промежуточное положение между проводниками и изоляторами занимают полупроводники.Полупроводники не являются ни хорошими проводниками, ни хорошими изоляторами, но они важны, потому что их проводимость можно изменять от проводника до изолятора. Кремний и германий являются полупроводниковыми материалами.Об атоме, который имеет одинаковое число электронов и протонов, говорят, что он электрически нейтрален. Атом, получающий один или более электронов, не является электрически нейтральным.

Он становится отрицательно заряженным и называется отрицательным ионом. Если атом теряет один или более электронов, то он становится положительно заряженным и называется положительным ионом. Процесс присоединения или потери электронов называется ионизацией.Ионизация играет большую роль в протекании электрического тока.Поделитесь полезной статьей:

Первая страница статьи Э. Резерфорда в журнале Philosophical Magazine, 6, 21 (1911), в которой впервые водится понятие «атомное ядро».

Открытое 100 лет назад Э.Резерфордом атомное ядро является связанной системой взаимодействующих протонов и нейтронов.

Каждое атомное ядро по-своему уникально.Для описания атомных ядер разработаны различные модели, описывающие отдельные специфические особенности атомных ядер. Изучение свойств атомных ядер открыло новый мир – субатомный квантовый мир, привело к установлению новых законов сохранения и симметрии. Полученные в ядерной физике знания широко используются в естествознании от изучения живых систем до астрофизики.

1. 1911 г. Резерфорд открывает атомное ядро.

В июньском 1911 г. номере журнала «Philosophical Magazine» была опубликована работа Э. Резерфорда «Рассеяние α- и β-частиц веществом и строение атома», в которой впервые было введено понятие «атомное ядро».

Э.Резерфорд проанализировал результаты работы Г. Гейгера и Э.Марсдена по рассеянию α-частиц на тонкой золотой фольге, в которой совершенно неожиданно было обнаружено, что небольшое число α-частиц отклоняется на угол больше 90°. Этот результат противоречил господствовавшей в то время модели атома Дж.

Дж. Томсона, согласно которой атом состоял из отрицательно заряженных электронов и равного количества положительного электричества равномерно распределенного внутри сферы радиуса R ≈ 10-8 см. Для объяснения результатов, полученных Гейгером и Марсденом, Резерфорд разработал модель рассеяния точечного электрического заряда другим точечным зарядом на основе закона Кулона и законов движения Ньютона и получил зависимость вероятности рассеяния α-частиц на угол θ от энергии E налетающей α-частицы

Измеренное Гейгером и Марсденом угловое распределение α-частиц можно было объяснить только в том случае, если предположить, что атом имеет центральный заряд, распределенный в области размером <10-12 см.

Результирующий заряд ядра приблизительно равен Ae/2, где A – вес атома в атомных единицах массы, e – фундаментальная единица заряда. Точность определения величины заряда ядра золота составила ≈ 20%.Так возникла планетарная модель атома, согласно которой атом состоит из массивного положительно заряженного атомного ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так как в целом атом электрически нейтрален – положительный заряд ядра компенсировался отрицательным зарядом электронов.

Число электронов в атоме определялось величиной заряда ядра Z.1909–1911 г.Опыты Г. Гейгера и Э. МарсденаВ 1910 г.

к Резерфорду в лабораторию приехал работать молодой ученый по имени Марсден. Он попросил Резерфорда дать ему какую-нибудь очень простую задачу.Резерфорд поручил ему считать α-частицы, проходящие через материю, и найти их рассеяние. При этом Резерфорд заметил, что по его мнению Марсден ничего заметного не обнаружит.

Свои соображения Резерфорд основывал на принятой в то время модели атома Томсона.В соответствии с этой моделью атом представлялся сферой размером 10–8см с равнораспределенным положительным зарядом, в которую были вкраплены электроны. Гармонические колебания последних определяли спектры лучеиспускания. Легко показать, что α-частицы должны были легко проходить через такую сферу, и особенного рассеяния их нельзя было ожидать.Всю энергию на пути своего пробега α-частицы тратили на то, чтобы выбрасывать электроны, которые ионизировали окружающие атомы.

    Марсден под руководством Гейгера стал делать свои наблюдения и скоро заметил, что большинство α-частиц проходит через материю, но все же существует заметное рассеяние, а некоторые частицы как бы отскакивают назад. Когда это узнал Резерфорд, он сказал:— Это невозможно.Это так же невозможно, как для пули невозможно отскочить от бумаги. Эта фраза показывает, как конкретно и образно он видел явление.

    Марсден и Гейгер опубликовали свою работу, а Резерфорд сразу решил, что существующее представление об атоме неправильно и его надо в корне пересмотреть.Изучая закон распределения отразившихся α-частиц, Резерфорд постарался определить, какое распределение поля внутри атома необходимо, чтобы определить закон рассеивания, при котором α-частицы могут даже возвращаться обратно. Он пришел к выводу, что это возможно тогда, когда весь заряд сосредоточен не по всему объему атома, а в центре. Размер этого центра, названного им ядром, очень мал: 10–12—10–13см в диаметре.

Но куда же тогда поместить электроны?Резерфорд решил, что отрицательно заряженные электроны надо распределить кругом — они могут удерживаться благодаря вращению, центробежная сила которого уравновешивает силу притяжения положительного заряда ядра. Следовательно, модель атома есть не что иное, как некая солнечная система, состоящая из ядра — солнца и электронов — планет. Так он создал свою модель атома.

   Эта модель встретила полное недоумение, так как она противоречила некоторым тогдашним, казавшимся незыблемыми, основам физики.П.Л. Капица. «Воспоминания о профессоре Э. Резерфорде»1909–1911 г.Опыты Г.

Гейгера и Э. Марсдена1 – источник α-частиц, 3 – золотая фольга, 5 – микроскоп для наблюдения сцинтилляций, 7 – сцинтиллятор ZnSГ. Гейгер и Э.Марсден увидели, что при прохождении через тонкую фольгу из золота большинство α-частиц, как и ожидалось, пролетает без отклонения, но неожиданно было обнаружено, что часть α-частиц отклоняется на очень большие углы.

Некоторые α-частицы рассеивались даже в обратном направлении. Расчеты напряженности электрического поля атомов в моделях Томсона и Резерфорда показывают существенное различие этих моделей.Напряжённость поля положительного заряда распределенного по поверхности атома в случае модели Томсона ~1013 В/м. В модели Резерфорда положительный заряд, находящийся в центре атома в области R < 10-12см создаёт напряженности поля на 8 порядков больше.

Только такое сильное электрического поле массивного заряженного тела может отклонить α-частицы на большие углы, в то время как в слабом электрическом поле модели Томсона это было невозможно.Э. Резерфорд, 1911 г.«Хорошо известно, что α- и β-частицы при столкновении с атомами вещества испытывают отклонение от прямолинейного пути. Это рассеяние гораздо более заметно у β-частиц нежели у α-частиц, т. к.

они обладают значительно меньшими импульсами и энергиями. Поэтому нет сомнения в том, что столь быстро движущиеся частицы проникают сквозь атомы, встречающиеся на их пути, и что наблюдаемые отклонения обусловлены сильным электрическим полем, действующим внутри атомной системы.Обычно предполагалось, что рассеяние пучка α- или β-лучей при прохождении через тонкую пластинку вещества есть результат многочисленных малых рассеяний при прохождении атомов вещества. Однако наблюдения проведенные Гейгером и Марсденом показали, что некоторое количество α-частиц при однократном столкновении испытывают отклонение на угол больше 90°.

Простой расчет показывает, что в атоме должно существовать сильное электрическое поле, чтобы при однократном столкновении создавалось столь большое отклонение».1911 г.Э. Резерфорд. Атомное ядроα + 197Au → α + 197Au Эрнест Резерфорд(1891-1937)Исходя из планетарной модели атома, Резерфорд вывел формулу описывающую рассеяние α-частиц на тонкой фольге из золота, согласующуюся с результатами Гейгера и Марсдена. Резерфорд предполагал, что α-частицы и атомные ядра с которыми они взаимодействуют можно рассматривать как точечные массы и заряды и что между положительно заряженными ядрами и α-частицами действуют только электростатические силы отталкивания и что ядро настолько тяжелое по сравнению с α-частицей , что оно не смещается в процессе взаимодействия.

Электроны вращаются вокруг атомного ядра на характерных атомных масштабах ~10-8 см и из-за малой массы не влияют на рассеяние α-частиц.Вначале Резерфорд получил зависимость угла рассеяния θ α-частицы с энергией E от величины прицельного параметра b столкновения с точечным массивным ядром. b − прицельный параметр − минимальное расстояние на которое α-частица подошла бы к ядру, если бы между ними не действовали силы отталкивания, θ − угол рассеяния α-частицы, Z1e − электрический заряд α-частицы, Z2e − электрический заряд ядра.Затем Резерфорд рассчитал, какая доля пучка α-частиц с энергией E рассеивается на угол θ в зависимости от заряда ядра Z2e и заряда α-частицы Z1e. Так исходя из классических законов Ньютона и Кулона была получена знаменитая формула рассеяния Резерфорда.

основные сведения о строении атома формула

Основным при получении формулы было предположение, что в атоме находится массивный положительно заряженный центр, размеры которого R < 10-12см.Э.Резерфорд, 1911 г.:«Наиболее простым является предположение, что атом имеет центральный заряд, распределенный по очень малому объему, и что большие однократные отклонения обусловлены центральным зарядом в целом, а не его составными частями. В то же время экспериментальные данные недостаточно точны, чтобы можно было отрицать возможности существования небольшой части положительного заряда в виде спутников, находящихся на некотором расстоянии от центра … Следует отметить, что найденное приближенное значение центрального заряда атома золота (100e) примерно совпадает с тем значением, который имел бы атом золота, состоящий из 49 атомов гелия, несущих каждый заряд 2e. Быть может, это лишь совпадение, но оно весьма заманчиво с точки зрения испускания радиоактивным веществом атомов гелия, несущих две единицы заряда».Дж.Дж.

Томсон и Э. РезерфордЭ. Резерфорд, 1921 г.:«Представление о нуклеарном строении атома первоначально возникло из попыток объяснить рассеяние α-частиц на большие углы при прохождении через тонкие слои материи.

Так как α частицы обладают большою массою и большою скоростью, то эти значительные отклонения были в высшей степени замечательны; они указывали на существование весьма интенсивных электрически! или магнитных полей внутри атомов.Чтобы объяснить эти результаты, необходимо было предположить, что атом состоит из заряженного массивного ядра, весьма малых размеров по сравнению с обычно принятой величиной диаметра атома. Это положительно заряженное ядро содержит большую часть массы атома и окружено на некотором расстоянии известным образом распределенными отрицательными электронами; число которых равняется общему положительному заряду ядра. При таких условиях вблизи ядра должно существовать весьма интенсивное электрическое поле и α-частицы, при встрече с отдельным атомом проходя вблизи от ядра, отклоняются на значительные углы.Допуская, что электрические силы изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния в области, прилегающей к ядру, автор получил соотношение, связывающее число α-частиц, рассеянных на некоторый угол с зарядом ядра и энергией α-частицы.

основные сведения о строении атомов

   Вопрос о том, является ли атомное число элемента действительной мерой его нуклеарного заряда, настолько важен, что для разрешения его должны быть применены все возможные методы. В настоящее время в кавендишевской лаборатории ведется несколько исследований с целью проверки точности этого соотношения.Два наиболее прямых метода основаны на изучения рассеяния быстрых α- и β-лучей. Первый метод применяется Chadwick’oм, пользующимся новыми приемами; последний – Crowthar’oм.

Результаты, полученные до сих пор Chadwick’oм, вполне подтверждают тождество атомного числа с нуклеарным зарядом в пределах возможной точности эксперимента, которая у Chadwick’a составляет около 1%».Несмотря на то, что комбинация двух протонов и двух нейтронов исключительно устойчивое образование, в настоящее время считается, что α-частицы не входит в состав ядра в качестве самостоятельного структурного образования. В случае α-радиоактивных элементов энергия связи α-частицы больше, чем энергия которую необходимо затратить на то, чтобы по отдельности удалить из ядра два протона и два нейтрона, поэтому α-частица может быть испущена из ядра, хотя она не присутствует в ядре как самостоятельное образование.Предположение Резерфорда о том, что атомное ядро может состоять из какого-то количества атомов гелия или о положительно заряженных спутниках ядра, было вполне естественным объяснением открытой им α радиоактивности. Представления о том, что частицы могут рождаться в результате различных взаимодействий, в это время еще не существовало.

   Открытие атомного ядра Э.Резерфордом в 1911 г. и последующее изучение ядерных явлений радикально изменило наше представление об окружающем мире. Обогатило науку новыми концепциями, явилось началом исследования субатомной структуры материи.

основные сведения о строении атома кратко

Источники:

  • studfiles.net
  • fb.ru
  • fazaa.ru
  • nuclphys.sinp.msu.ru

Поделиться:
Нет комментариев