Rozwój poglądów na budowę atomu.pdf

Rozwój poglądów na budowę atomu

Gdyby cała nauka miała ulec zniszczeniu w jakimś

kataklizmie i tylko jedno zdanie można by uratować

od zagłady i przekazać następnym pokoleniom, jakie

zdanie zawierałoby największą ilość informacji w

możliwie najmniejszej liczbie słów? W moim przekonaniu

byłoby to zdanie formułujące hipotezę atomistyczną,

że wszystko składa się z atomów.

Richard P. Feynman

fizyk, laureat Nagrody Nobla

Pojęcie atomu pojawiło się w IV w p.n.e.. Wprowadził je grecki filozof Demokryt z

Abdery. Pochodzi ono od greckiego słowa "atomas" (niepodzielny). W XIX w dokonano

odkryć naukowych, które utworzyły pojęcie niepodzielnego atomu i ujawniły istnienie

wewnętrznych składników atomu. Zatem termin "atom" ma znaczenie historyczne. W

1804 roku angielski uczony John Dalton opracował hipotezę o atomistyczno-

cząsteczkowej teorii budowie materii. Następnie opracowanie to zostało udowodnione

naukowo. W wersji współczesnej obowiązuje do dzisiaj.

Starożytni filozofowie rozważali jedną z cech materii: jej ciągłość. Czy jest ciągła czy

nieciągła? Czy da się dzielić w nieskończoność? Ilustrować to można rozumowaniem

starożytnych o dzieleniu kawałka pręta miedzianego na połowę. Jedną połowę ponownie

dzieli się na pół, a drugą połowę odrzuca. Czy można tak dzielić pręt w nieskończoność?

Intuicyjne przeczucia o nieciągłej, ziarnistej budowie materii pojawiły się już 2500 lat

temu. Greccy filozofowie Leukip i Demokryt stwierdzili, że istnieją najmniejsze,

niepodzielne cząstki, które poruszają się w nieskończonej próżni. " Nie ma nic, prócz

atomów i pustej przestrzeni, wszystko pozostałe jest złudzeniem." Stwierdzenie to oparte

zostało na obserwacjach prostych zjawisk przyrody, obserwowanych także dziś:

schnięcie wilgotnej tkaniny czy rozprzestrzenianie się zapachu perfum po otwarciu

flakonu.

Atom uważany był za cząstkę niepodzielną, zachowującą właściwości materii. Ursinus

Leopolita ze Lwowa w XIV w. określił atomy jako "niesiekome", to znaczy nie dające się

podzielić. Dziś wiemy, że niezwykle małe atomy są jednak podzielne. Atom jest

wprawdzie kresem podziału pierwiastka, ale nie jest kresem podziału materii.

W pierwszej połowie XIX w. J. Dalton, angielski fizyk i chemik, uściślił pojęcie atomu i

sformułował główne założenia teorii atomistyczno- cząsteczkowej.

VII postulatów współczesnej teorii Daltona:

1) Każdy pierwiastek chemiczny jest zbiorem małych cząsteczek zwanych atomami.

Wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają takie same własności chemiczne.

2) Atomy różnych pierwiastków różnią się od siebie cechami fizycznymi i chemicznymi.

Istnieje tyle rodzajów atomów ile mamy pierwiastków

3) Atom danego pierwiastka nie może ulec przekształceniu w atom innego pierwiastka na

drodze zwykłej reakcji chemicznej.

4) Łączenie się pierwiastków w związki chemiczne polega na łączeniu się atomów

różnych pierwiastków w większe zespoły zwane cząsteczkami.

5) Związek chemiczny jest zbiorem cząsteczek. Wszystkie cząsteczki danego związki

chemicznego zawierają tę samą liczbę tych samych atomów i mają identyczne własności

chemiczne.

6) Rozłożenie związku chemicznego na pierwiastki polega na rozpadzie cząsteczek na

atomy

7) Atomy tego samego pierwiastka mogą połączyć się w cząsteczki np: O2.

Już po ogłoszeniu tej teorii obserwacje procesu elektrolizy- prace Faradaya jako

pierwsze zwróciły uwagę na podzielność atomów. Badania prowadzone w drugiej

połowie XIX w., dotyczące wyładowań elektrycznych w rurkach z gazem rozrzedzonym

doprowadziły w 1896 r. do odkrycia przez fizyka angielskiego J. J. Thomsona tak

zwanych promieni katodowych, będących strumieniem elektronów. Przy okazji, oprócz

promieni katodowych odkryto inny rodzaj promieniowania- zawierało ono dodatnio

naładowane atomy wodoru H + ,czyli protony. Fizyk i chemik francuski A. H. Becquerel w

1896 r. odkrył zjawisko promieniotwórczości- promieniowanie wysyłane z rudy uranowej

powodowało naświetlanie kliszy fotograficznej w ciemności. Rok 1897 - to odkrycie

promieni Roentgena. Kolejni badacze to Maria Skłodowska- Curie i Piotr Curie -

prowadząc dokładniejsze badania promieniowania z blendy uranowej odkryli nowe

pierwiastki promieniotwórcze: rad i polon ( 1898 r.). W rezultacie badań nad

promieniotwórcz!

ością stwierdzono, iż emitowane promieniowanie składa się z cząstek o ładunku

dodatnim, ze strumienia cząstek o ładunku ujemnym oraz z promieniowania, które nie

wykazywało ładunku elektrycznego.

W 1911 roku E. Rutherford, fizyk angielski, odkrył jądro atomowe. Badając, wraz ze

współpracownikami Geigerem i Marsdenem, przenikliwość cząstek "alfa", sformułował

hipotezę, iż masa atomu jest skupiona w małym, dodatnio naładowanym punkcie

centralnym, czyli jądrze; o dużej masie i otoczonego chmurą elektronów. W porównaniu

z jądrem, elektrony mają masę tak małą, że się ją pomija. Hipotezę tą w 1913 roku

uzupełnił fizyk duński N. Bohr przyjmując założenie, że elektrony krążą wokół jądra po

ściśle określonych "orbitach", a ich energia przybiera określone wartości czyli jest

"skwantowana". Aby dopełnić całości obrazu należy wspomnieć również o odkryciu przez

J. Chadwicka w 1932 roku neutronu.

Neutron jest to, elektrycznie obojętna cząstka subjądrowa, złożona z kwarków, składnik

jądra atomowego (oprócz najprostszego jądra wodoru). Swobodny neutron jest nietrwały

i rozpada się na proton, elektron i antyneutrino.

Uproszczona budowa atomu W centralnej części atomu znajduje się dodatnio

naładowane jądro w którym znajdują się protony i neutrony. Za zwartą strukturę jądra

atomowego odowiadaja siły jądrowe. Natura tych sił nie została do dzisiaj poznana. Do

okoła jądra w bardzo znacznej od niego odległości, bezustannie i z ogromną prędkością

krążą po eliptycznych torach elektrony. Między jądrem a elektronami istnieje jakby wolna

przestrzeń. Tę pozornie pustą przestrzeń wypełnia chmura elektronowa i ich pole

elektromagnetyczne. Elektrony krążą z prędkością około 6 mld okrążeń na

mikrosekundę! W rezultacie w danej chwili elektron znajduje się wszędzie dokoła jądra i

tworzy coś w rodzaju chmury elektryczności ujemnej. elektrony krążące w tej samej

odległości od jądra tworzą powłokę elektronową. powłok tych może być maksymalnie 7.

Oznaczamy je w kolejności od jądra symbolami literowymui: K,L,M,N,O,P. Sposób

rozmieszczenia elektronów na powłokach nazywamy konfiguracją eklektronową. Przy

rozpisywaniu tej konfiguracji pomocny jest wzór 2n2 określający maksymalną liczbę

elektronów na danehj powłoce (n- numer powłoki w kolejności od jądra). Elektrony

krążące po ostatniej powłoce nazywają się elektronami walencyjnymi i określają

wartościowość pierwiastka.

protony (p)- są to cząstki elementarne posiadające jednostkowy ładunek dodatni +1 oraz

jednostkową masę około 1,0073 u

neutrony (n) - cząstki elementarne posiadające jednostkową masę około 1,0087 u i są

pozbawione ładunku elektrycznego.

elektrony (e) - cząstki elementarne obdarzone jednostkowym ładunkiem ujemnym -1 i

bardzo małą masą równą 1/1846 u (dokładnie 0,00055 u ) Są więc praktycznie

pozbawione masy

Data dodania: 2002-12-12

Autor pracy: Krzysztof Michałek

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: