Быстрый поиск

Распределение зарядов в атомах

Чтобы понять, как и почему эти составные части при обычных условиях удерживаются вместе, необходимо исследовать, какого рода силы действуют между ядром и электронами в каждом атоме. Опыты Резерфорда, описанные в предыдущей главе, показали, что это силы электрического притяжения, действующие между разноименными зарядами, они направлены вдоль прямой, соединяющей заряды, и по величине обратно пропорциональны квадрату расстояния между зарядами. Этот закон был открыт еще в XVIII в. Шарлем Кулоном, который изучал электрические силы, действующие между заряженными шариками из сердцевины бузины, однако данный закон позволяет также точно описывать электрическое взаимодействие двух ядер или ядра и электронов.

 

В атоме, содержащем несколько электронов, помимо сил притяжения между ядром и электронами действуют и силы отталкивания между электронами. Но поскольку заряд электрона составляет лишь долю заряда ядра, сила отталкивания между электронами играет в атоме обычно менее важную роль, чем сила притяжения каждого электрона к ядру. Рассмотрим простейший атом — атом водорода, состоящий из ядра и одного электрона. Атом водорода может сохранять устойчивость лишь в том случае, если в нем непрерывно происходит какое-то внутреннее движение, поскольку, если бы электрон и ядро покоились, сила электрического притяжения заставила бы их сближаться, и они столкнулись бы уже через 10~16 с. Можно было бы мысленно расположить электроны и ядро в сложном атоме так, чтобы там не было внутреннего движения и все силы взаимно уравновешивались.

 

 

Однако подобное равновесие было бы неустойчиво, как неустойчиво равновесие вертикально поставленной длинной указки, и любое внешнее возмущение (например, соседство другого атома) нарушило бы его; в результате либо атом распался бы на части, либо все его электроны слились бы с ядром. Следовательно, для устойчивости атома необходимо, чтобы внутри него существовало непрерывное движение. Одной из возможных форм внутриатомного движения является движение электрона по замкнутой орбите вокруг ядра, напоминающее, например, движение планеты вокруг Солнца. Как известно, движение планеты вокруг Солнца устойчиво; можно ожидать, что обращающийся вокруг ядра электрон ведет себя подобным образом. Опыты Резерфорда по рассеянию частиц привели его к созданию планетарной модели атома. В модели Резерфорда, которая во многом соответствует современным представлениям, положительный заряд сконцентрирован в центре атома — в небольшой области, занимающей малую долю его объема. Отрицательно заряженные электроны обращаются вокруг ядра по различным орбитам, радиус которых примерно равен размерам атома (или, для некоторых электронов, несколько меньше).

 

Однако дальнейшее развитие аналогии между атомом и Солнечной системой привело к противоречиям, устранить которые удалось лишь после коренного пересмотра законов, описывающих движение атомов и их составных частей. Соответствующие новые законы последовательно разрабатывались в период 1913 – 1927 гг. и легли в основу новой науки — квантовой механики; это название указывает отличие новой механики от классической, ньютоновой, которая справедлива для обычных объектов. Следует подчеркнуть, что планетарная модель атома вполне согласуется с известными его свойствами именно потому, что электроны ведут себя в соответствии с законами квантовой механики, а не механики Ньютона.

 

Основное расхождение между планетарной моделью атома, построенной на основе законов классической механики, и наблюдаемыми свойствами атомов состоит в следующем. Согласно этой модели, атом любого типа может встречаться в бесконечном числе копий, отличающихся друг от друга размерами и конфигурацией электронных орбит. Девять планет Солнечной системы движутся только по своим определенным (девяти) орбитам, однако кометы, астероиды, искусственные спутники движутся по самым разнообразным орбитам. Мы можем запустить искусственный спутник Земли или Солнца на любую выбранную нами из бесконечного числа орбит, которые в принципе возможны в Солнечной системе.

Рекомендуем почитать!

voda-neobychnoe-veshchestvo
Вода - самое удивительное вещество на Земле. Существовала на...ДАЛЕЕ .....643
drevnyaya-tekhnologiya-svarki-metallov-istoricheskie-fakty
Необходимо сделать пасту (похожую на мыло) из щелока и...ДАЛЕЕ .....1462
khishchnye-griby
О существовании хищных растений знают многие, но немногие...ДАЛЕЕ .....601
oba-tsar-benina
Царь и Бог.   Оба - царь Бенина. Он олицетворял...ДАЛЕЕ .....1084
goneniya-na-khristian-segodnya-realnost-ili-mif
Это не экскурс в историю римской империи. Я говорю о...ДАЛЕЕ .....547
obuchenie-i-vospitanie-detej-drevnikh-rimlyan
Юные римляне получали более или менее основательное...ДАЛЕЕ .....1284
atmosfernye-osadki
Процесс сгущения водяного пара в атмосфере, как мы видели,...ДАЛЕЕ .....598
pochemu-u-kita-net-nog
Всякий, кому приходилось бывать в палеонтологическом музее и...ДАЛЕЕ .....627
avtonomnaya-sistema-upravleniya
При автономной системе управления в самом снаряде находится...ДАЛЕЕ .....1165
goratsio-nelson
Церковь и дом священника в Бёрнем-Торпе (графство Норфолк в...ДАЛЕЕ .....1152
slabye-vzaimodejstviya
Взаимодействие, ответственное за распады пиона и мюона,...ДАЛЕЕ .....292
zelenye-dragotsennye-kamni
Зеленый цвет – это цвет не только травы, листьев, но и цвет...ДАЛЕЕ .....976
kakie-sushchestvuyut-narodnye-poverya-na-stroitelstvo-doma-i-novosele
Народные поверья на строительство и новоселье Новоселье...ДАЛЕЕ .....1526
По общеизвестному правилу страдательные причастия...ДАЛЕЕ .....1236
po-kakoj-prichine-zrachki-u-koz-pryamougolnoj-formy
Для человека наиболее естественным кажутся зрачки круглой...ДАЛЕЕ .....3402
knyaginya-olga
   Жизнь и деятельность княгини Ольги для многих...ДАЛЕЕ .....1012
neveroyatnoe-i-neochevidnoe
Окружающая нас действительность полна удивительных фактов и...ДАЛЕЕ .....663
neutomimyj-vnuk-ekateriny-velikoj-aleksej-bobrinskij
Памятник в виде человека, поставившего ногу на рельс, снесли...ДАЛЕЕ .....880
kondensatsiya-vodyanogo-para
Для перехода водяного пара в жидкость (конденсация) или в...ДАЛЕЕ .....738
frederik-grant-banting
Родился в ноябре 1891 года, интересовался спортом и...ДАЛЕЕ .....872
v-glubiny-mirovogo-okeana
На дне океана. Часть первая. Свыше 70 процентов поверхности...ДАЛЕЕ .....1107
pervaya-model-super-proteza-nogi
Уже несколько лет ученые разрабатывают все более совершенные...ДАЛЕЕ .....908
kak-izobretatel-pod-jomnika-smerti-lift-napugal-zhitelej-nyu-jorka
Интересная информация об открытии подъемника смерти в...ДАЛЕЕ .....976
superbystrye-myshtsy-golosovye-svyazki-letuchikh-myshej
Голосовые связки летучих мышей способны делать сокращения 190...ДАЛЕЕ .....1036
soobshcheniya-vkontakte
Вконтакте, секреты, полезные функции, оформление...ДАЛЕЕ .....600
chto-takoe-aerobika
Аэробика     Аэробика — это...ДАЛЕЕ .....863
novyj-gradostroitelnyj-ansambl-krasnoyarska
В мае 1920 году на территории бывшего лесного склада...ДАЛЕЕ .....726
realno-li-obshchenie-s-umershimi
Если верить СМИ, от 20 до 40 процентов людей уверены, что они...ДАЛЕЕ .....1847
prakticheskaya-normalizatsiya-russkogo-yazyka
Практическая нормализация русского языка началась, в...ДАЛЕЕ .....1001
kto-i-kogda-izobrjol-parovuyu-mashinu
Интересные сведения об изобретении паровой...ДАЛЕЕ .....1020