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!

delayut-li-antibiotiki-iz-lyagushek
Антибиотики из лягушек   Лягушку могут обеспечить человечество...ДАЛЕЕ .....952
tsarstvo-vody-portugalskij-korablik-langusty-tsianeya
В море живут не только рыбы. «Португальский кораблик» - это не...ДАЛЕЕ .....1091
ostrov-chedzhu
Как говорилось ранее, в 2001 году список Чудес света древнего...ДАЛЕЕ .....1035
symantec-telekommunikatsionnym-kompaniyam-ugrozhaet-novyj-vysokoprofessionalnyj-virus-shpion
Symantec заявил об обнаружении очередного шпионского зловреда...ДАЛЕЕ .....749
kuda-ukhodyat-umirat-slony
О слонах существует немало легенд. Одна из них рассказывает,...ДАЛЕЕ .....1114
iskusstvennaya-myshechnaya-tkan
В 2009 году учеными Технологического университета Эйндховена...ДАЛЕЕ .....945
derevyannogo-zodchestva
  Крестьянская изба     Бревенчатая изба –...ДАЛЕЕ .....472
znachenie-vodoroda-v-izuchenii-kosmosa
Приступая к изучению структуры нашей Галактики,...ДАЛЕЕ .....447
darit-tsvety
Что означает число цветов и цветков в...ДАЛЕЕ .....359
i-snova-pro-shubu-greet-ona-ili-net-eksperiment-proyasnyayushchij-etot-vopros
Как-то принято считать, что нет лучшего способа согреться...ДАЛЕЕ .....1012
samyj-izvestnyj-povar-v-mire
Самый известный повар мира — Ален Дюкасс (Alain Ducasse). Его...ДАЛЕЕ .....936
krupnejshie-afery-khkh-veka-sintez-zolota-opyt-adolfa-majta
Стекло, а также некоторые минералы, изменяют свой цвет под...ДАЛЕЕ .....1147
Проверка фар в условиях СТО производится с помощью...ДАЛЕЕ .....1165
okean-preodolenie-trudnostej
На дне океана. Часть третья. Анализ обобщенной формулы начнем...ДАЛЕЕ .....929
pravda-li-chto-uglozuby-ottayali-iz-vechnoj-merzloty
Углозуб, это что за животное? Каким бы жарким ни было лето на...ДАЛЕЕ .....1104
С решением бостонского изобретателя Исаака Френсиса Добсона...ДАЛЕЕ .....829
dublirovanie-dvukhstvolnaya-bombarda-i-drugoe
Дублирование во время войны и в мирное...ДАЛЕЕ .....916
kak-vedut-sebya-atomy
Для понимания того, как происходит квантование энергетических...ДАЛЕЕ .....228
apollon-belvederskij-kakov-on-ideal-muzhskoj-krasoty
С тех пор как папа Римский Юлий II перенес статую к...ДАЛЕЕ .....884
opredelenie-dvizhushchikhsya-ionov
Поток движущихся ионов подобен току электронов, т. е. обычному...ДАЛЕЕ .....183
slepni-tabanidae-ikh-meditsinskoe-i-veterinarnoe-znachenie
Слепни, которых иногда смешивают с оводами, представляют...ДАЛЕЕ .....1246
zvezdnyj-gorodok
Если вам интересна космическая тема, советуем поехать на...ДАЛЕЕ .....662
kakim-obrazom-rastet-derevo
Дерево в природе.    Корневая система...ДАЛЕЕ .....945
tsvetnye-linzy-mogut-okazatsya-poleznymi-vo-mnogom
Большинство людей убеждены в том, что цветные линзы являются...ДАЛЕЕ .....796
kakie-zhivotnye-samye-bystrye
Самые быстрые животные на земле.   Некоторые из них летают по...ДАЛЕЕ .....1126
pterodaktil-s-klyuvom-tsapli
Не так давно, при раскопках, ученым удалось обнаружить...ДАЛЕЕ .....351
kak-delayut-plavlenyj-syr
Концерн Valio состоит из материнской компании Valio Oy (она...ДАЛЕЕ .....829
bespilotnoe-vozdushnoe-sudno-uzhe-ne-fantastika-a-nasha-dejstvitelnost
Сейчас наиболее востребованное направление в авиастроении –...ДАЛЕЕ .....1017
istoriya-proiskhozhdeniya-sgushchennogo-moloka
Кто и когда придумал сгущенное молоко? В 1810 году идея по...ДАЛЕЕ .....1257
osobennosti-akusticheskikh-gologramm
Очень близки к микроволновым голограммам когерентных радаров...ДАЛЕЕ .....202