Ang mga pagtuklas sa larangan ng atomic structure ay naging isang mahalagang hakbang sa pag-unlad ng physics. Napakahalaga ng modelo ni Rutherford. Ang atom bilang isang sistema at ang mga particle na bumubuo dito ay napag-aralan nang mas tumpak at detalyado. Ito ay humantong sa matagumpay na pag-unlad ng isang agham gaya ng nuclear physics.
Mga sinaunang ideya tungkol sa istruktura ng bagay
Ang pagpapalagay na ang mga nakapalibot na katawan ay binubuo ng pinakamaliit na particle ay ginawa noong sinaunang panahon. Ang mga nag-iisip noong panahong iyon ay kumakatawan sa atom bilang ang pinakamaliit at hindi mahahati na particle ng anumang sangkap. Nagtalo sila na walang anuman sa uniberso na mas maliit kaysa sa isang atom. Ang ganitong mga pananaw ay pinanghawakan ng mga dakilang sinaunang siyentipiko at pilosopo ng Greece - Democritus, Lucretius, Epicurus. Ang mga hypotheses ng mga nag-iisip na ito ay pinag-isa ngayon sa ilalim ng pangalang "sinaunang atomismo".
Medieval na pagtatanghal
Ang mga panahon ng unang panahon ay lumipas na, at sa Middle Ages mayroon ding mga siyentipiko na gumawa ng iba't ibang mga pagpapalagay tungkol sa istraktura ng mga sangkap. Gayunpaman, ang pangingibabaw ng mga pananaw sa pilosopikal na relihiyon at ang kapangyarihan ng simbahan sa panahong iyon ng kasaysayan ay nasa ugatpinigilan ang anumang mga pagtatangka at mithiin ng pag-iisip ng tao sa materyalistikong mga konklusyon at pagtuklas ng siyentipiko. Tulad ng alam mo, ang medieval Inquisition ay kumilos nang napaka hindi palakaibigan sa mga kinatawan ng siyentipikong mundo noong panahong iyon. Masasabi pa rin na ang mga maliliwanag na isipan noon ay may ideya na nagmula sa sinaunang panahon tungkol sa pagiging hindi mahahati ng atom.
18-19th century studies
Ang ika-18 siglo ay minarkahan ng mga seryosong pagtuklas sa larangan ng elementarya na istruktura ng bagay. Malaki ang pasasalamat sa mga pagsisikap ng mga siyentipiko tulad nina Antoine Lavoisier, Mikhail Lomonosov at John D alton. Malaya sa isa't isa, napatunayan nila na ang mga atomo ay talagang umiiral. Ngunit ang tanong ng kanilang panloob na istraktura ay nanatiling bukas. Ang pagtatapos ng ika-18 siglo ay minarkahan ng isang makabuluhang kaganapan sa mundong pang-agham bilang ang pagtuklas ng pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal ni D. I. Mendeleev. Ito ay isang tunay na makapangyarihang pambihirang tagumpay ng panahong iyon at itinaas ang tabing sa pag-unawa na ang lahat ng mga atomo ay may iisang kalikasan, na sila ay may kaugnayan sa isa't isa. Nang maglaon, noong ika-19 na siglo, ang isa pang mahalagang hakbang tungo sa pag-unravel ng istruktura ng atom ay ang patunay na alinman sa mga ito ay naglalaman ng electron. Ang gawain ng mga siyentipiko sa panahong ito ay naghanda ng matabang lupa para sa mga pagtuklas noong ika-20 siglo.
Mga eksperimento ni Thomson
Ang English physicist na si John Thomson ay pinatunayan noong 1897 na ang mga atom ay naglalaman ng mga electron na may negatibong singil. Sa yugtong ito, ang mga maling ideya na ang atom ay ang limitasyon ng divisibility ng anumang sangkap ay sa wakas ay nawasak. PaanoNapatunayan ni Thomson ang pagkakaroon ng mga electron? Sa kanyang mga eksperimento, inilagay ng siyentipiko ang mga electrodes sa mga napakabihirang gas at nagpasa ng isang electric current. Ang resulta ay cathode rays. Maingat na pinag-aralan ni Thomson ang kanilang mga tampok at nalaman na ang mga ito ay isang stream ng mga sisingilin na particle na gumagalaw nang napakabilis. Nakalkula ng siyentipiko ang masa ng mga particle na ito at ang kanilang singil. Nalaman din niya na hindi sila maaaring ma-convert sa mga neutral na particle, dahil ang electric charge ang batayan ng kanilang kalikasan. Ito ay kung paano natuklasan ang mga electron. Si Thomson din ang lumikha ng unang modelo ng istruktura ng atom sa mundo. Ayon dito, ang isang atom ay isang grupo ng mga positibong sisingilin na bagay, kung saan ang mga negatibong sisingilin na mga electron ay pantay na ipinamamahagi. Ipinapaliwanag ng istrukturang ito ang pangkalahatang neutralidad ng mga atomo, dahil ang magkasalungat na singil ay nagbabalanse sa isa't isa. Ang mga eksperimento ni John Thomson ay naging napakahalaga para sa karagdagang pag-aaral ng istraktura ng atom. Gayunpaman, maraming tanong ang hindi nasasagot.
Rutherford Research
Natuklasan ni Thomson ang pagkakaroon ng mga electron, ngunit nabigo siyang makahanap ng mga particle na may positibong charge sa atom. Itinama ni Ernest Rutherford ang hindi pagkakaunawaan na ito noong 1911. Sa panahon ng mga eksperimento, pag-aaral ng aktibidad ng mga particle ng alpha sa mga gas, natuklasan niya na may mga positibong sisingilin na particle sa atom. Nakita ni Rutherford na kapag ang mga sinag ay dumaan sa isang gas o sa pamamagitan ng isang manipis na plato ng metal, ang isang maliit na bilang ng mga particle ay mabilis na lumihis mula sa tilapon ng paggalaw. Sila ay literal na itinapon pabalik. Nahulaan iyon ng siyentipikoAng pag-uugali na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbangga sa mga particle na may positibong sisingilin. Ang gayong mga eksperimento ay nagbigay-daan sa pisisista na lumikha ng modelo ni Rutherford ng istruktura ng atom.
Planetary Model
Ngayon ang mga ideya ng siyentipiko ay medyo iba sa mga pagpapalagay na ginawa ni John Thomson. Ang kanilang mga modelo ng mga atomo ay naging iba rin. Ang karanasan ni Rutherford ay nagpapahintulot sa kanya na lumikha ng isang ganap na bagong teorya sa lugar na ito. Ang mga natuklasan ng siyentipiko ay napakahalaga para sa karagdagang pag-unlad ng pisika. Inilalarawan ng modelo ni Rutherford ang isang atom bilang isang nucleus na matatagpuan sa gitna, at ang mga electron na gumagalaw sa paligid nito. Ang nucleus ay may positibong singil, at ang mga electron ay may negatibong singil. Ipinapalagay ng modelo ng atom ni Rutherford ang pag-ikot ng mga electron sa paligid ng nucleus kasama ang ilang mga trajectory - mga orbit. Ang pagtuklas ng siyentipiko ay nakatulong na ipaliwanag ang dahilan ng paglihis ng mga particle ng alpha at naging impetus para sa pagbuo ng nuclear theory ng atom. Sa modelo ng atom ni Rutherford, mayroong pagkakatulad sa paggalaw ng mga planeta ng solar system sa paligid ng araw. Ito ay isang napakatumpak at matingkad na paghahambing. Samakatuwid, ang modelong Rutherford, kung saan ang atom ay gumagalaw sa paligid ng nucleus sa isang orbit, ay tinawag na planetary.
Mga gawa ni Niels Bohr
Pagkalipas ng dalawang taon, sinubukan ng Danish physicist na si Niels Bohr na pagsamahin ang mga ideya tungkol sa istruktura ng atom sa mga quantum properties ng light flux. Ang nuklear na modelo ng atom ni Rutherford ay inilagay ng siyentipiko bilang batayan ng kanyang bagong teorya. Ayon kay Bohr, ang mga atomo ay umiikot sa paligid ng nucleus sa mga pabilog na orbit. Ang ganitong tilapon ng paggalaw ay humahantong sa accelerationmga electron. Bilang karagdagan, ang pakikipag-ugnayan ng Coulomb ng mga particle na ito sa gitna ng atom ay sinamahan ng paglikha at pagkonsumo ng enerhiya upang mapanatili ang spatial electromagnetic field na nagmumula sa paggalaw ng mga electron. Sa ilalim ng ganitong mga kondisyon, ang mga particle na may negatibong charge ay dapat mahulog sa nucleus balang araw. Ngunit hindi ito nangyayari, na nagpapahiwatig ng higit na katatagan ng mga atomo bilang mga sistema. Napagtanto ni Niels Bohr na ang mga batas ng klasikal na termodinamika na inilarawan ng mga equation ni Maxwell ay hindi gumagana sa mga kondisyong intraatomic. Samakatuwid, itinakda ng scientist ang kanyang sarili ang gawain ng pagkuha ng mga bagong pattern na magiging wasto sa mundo ng elementarya na mga particle.
mga postula ni Bohr
Dahil sa katotohanang umiral ang modelo ni Rutherford, ang atom at ang mga bahagi nito ay pinag-aralan nang mabuti, nagawa ni Niels Bohr na lapitan ang paglikha ng kanyang mga postulate. Ang una sa kanila ay nagsasabi na ang atom ay may mga nakatigil na estado, kung saan hindi nito binabago ang enerhiya nito, habang ang mga electron ay gumagalaw sa mga orbit nang hindi binabago ang kanilang tilapon. Ayon sa pangalawang postulate, kapag ang isang elektron ay gumagalaw mula sa isang orbit patungo sa isa pa, ang enerhiya ay pinakawalan o hinihigop. Ito ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga enerhiya ng nakaraan at kasunod na mga estado ng atom. Sa kasong ito, kung ang electron ay tumalon sa isang orbit na mas malapit sa nucleus, kung gayon ang enerhiya (photon) ay ibinubuga, at kabaliktaran. Sa kabila ng katotohanan na ang paggalaw ng mga electron ay may maliit na pagkakahawig sa isang orbital trajectory na matatagpuan mahigpit sa isang bilog, ang pagtuklas ni Bohr ay nagbigay ng isang mahusay na paliwanag para sa pagkakaroon ng isang pinasiyahan.spectrum ng hydrogen atom. Sa parehong oras, kinumpirma ng mga physicist na sina Hertz at Frank, na nanirahan sa Germany, ang mga turo ni Niels Bohr tungkol sa pagkakaroon ng nakatigil, matatag na estado ng atom at ang posibilidad na baguhin ang mga halaga ng atomic energy.
Pagtutulungan ng dalawang siyentipiko
Nga pala, hindi matukoy ni Rutherford ang singil ng nucleus sa mahabang panahon. Sinubukan ng mga siyentipiko na sina Marsden at Geiger na suriin muli ang mga pahayag ni Ernest Rutherford at, bilang resulta ng detalyado at maingat na mga eksperimento at kalkulasyon, ay dumating sa konklusyon na ang nucleus ang pinakamahalagang katangian ng atom, at lahat ng singil nito ay puro sa loob nito. Nang maglaon ay napatunayan na ang halaga ng singil ng nucleus ay ayon sa bilang na katumbas ng ordinal na numero ng elemento sa periodic system ng mga elemento ng D. I. Mendeleev. Kapansin-pansin, hindi nagtagal ay nakilala ni Niels Bohr si Rutherford at lubos na sumang-ayon sa kanyang mga pananaw. Kasunod nito, ang mga siyentipiko ay nagtulungan nang mahabang panahon sa parehong laboratoryo. Ang modelo ni Rutherford, ang atom bilang isang sistema na binubuo ng mga elementarya na sisingilin na mga particle - lahat ng ito ay itinuturing ni Niels Bohr na patas at magpakailanman ay isinantabi ang kanyang elektronikong modelo. Ang magkasanib na aktibidad na pang-agham ng mga siyentipiko ay naging matagumpay at nagbunga. Ang bawat isa sa kanila ay nagsisiyasat sa pag-aaral ng mga katangian ng elementarya na mga particle at gumawa ng mga makabuluhang pagtuklas para sa agham. Kalaunan ay natuklasan at napatunayan ni Rutherford ang posibilidad ng nuclear decomposition, ngunit ito ay isang paksa para sa isa pang artikulo.
