En atom ?r den minsta partikeln i ett kemiskt element som beh?ller alla sina kemiska egenskaper. En atom best?r av en positivt laddad k?rna och negativt laddade elektroner. Laddningen av k?rnan av n?got kemiskt element ?r lika med produkten av Z med e, d?r Z ?r serienumret f?r detta element i det periodiska systemet av kemiska element, e ?r v?rdet av den element?ra elektriska laddningen.

Elektron- detta ?r den minsta partikeln av ett ?mne med en negativ elektrisk laddning e=1,6·10 -19 coulombs, taget som en element?r elektrisk laddning. Elektroner, som roterar runt k?rnan, finns p? elektronskalen K, L, M etc. K ?r skalet n?rmast k?rnan. Storleken p? en atom best?ms av storleken p? dess elektronskal. En atom kan f?rlora elektroner och bli en positiv jon, eller f? elektroner och bli en negativ jon. Laddningen av en jon best?mmer antalet elektroner som f?rloras eller vinner. Processen att f?rvandla en neutral atom till en laddad jon kallas jonisering.

atomk?rnan(den centrala delen av atomen) best?r av element?ra k?rnpartiklar - protoner och neutroner. K?rnans radie ?r ungef?r hundra tusen g?nger mindre ?n atomens radie. Atomk?rnans t?thet ?r extremt h?g. Protoner- Det h?r ?r stabila elementarpartiklar som har en enhetlig positiv elektrisk laddning och en massa som ?r 1836 g?nger st?rre ?n en elektrons massa. Protonen ?r k?rnan i det l?ttaste grund?mnet, v?te. Antalet protoner i k?rnan ?r Z. Neutron?r en neutral (ej elektrisk laddning) elementarpartikel med en massa mycket n?ra en protons massa. Eftersom massan av k?rnan ?r summan av massan av protoner och neutroner, ?r antalet neutroner i en atoms k?rna A - Z, d?r A ?r masstalet f?r en given isotop (se). Protonen och neutronen som utg?r k?rnan kallas nukleoner. I k?rnan ?r nukleoner bundna av speciella k?rnkrafter.

Atomk?rnan har ett enormt f?rr?d av energi, som frig?rs vid k?rnreaktioner. K?rnreaktioner intr?ffar n?r atomk?rnor interagerar med elementarpartiklar eller med k?rnor av andra element. Som ett resultat av k?rnreaktioner bildas nya k?rnor. Till exempel kan en neutron omvandlas till en proton. I detta fall st?ts en beta-partikel, det vill s?ga en elektron, ut fr?n k?rnan.

?verg?ngen i en protons k?rna till en neutron kan utf?ras p? tv? s?tt: antingen emitteras en partikel med en massa lika med massan av en elektron, men med en positiv laddning, kallad en positron (positrons?nderfall), fr?n k?rnan, eller s? f?ngar k?rnan en av elektronerna fr?n n?rmaste K-skal (K -inf?ngning).

Ibland har den bildade k?rnan ett ?verskott av energi (den ?r i ett exciterat tillst?nd) och, ?verg?r till det normala tillst?ndet, sl?pper den ?verskottsenergi i form av elektromagnetisk str?lning med en mycket kort v?gl?ngd -. Den energi som frig?rs vid k?rnreaktioner anv?nds praktiskt taget inom olika industrier.

En atom (grekiska atomos - odelbar) ?r den minsta partikeln av ett kemiskt grund?mne som har sina kemiska egenskaper. Varje grund?mne best?r av vissa typer av atomer. Strukturen hos en atom inkluderar k?rnan som b?r en positiv elektrisk laddning och negativt laddade elektroner (se), som bildar dess elektroniska skal. V?rdet p? k?rnans elektriska laddning ?r lika med Z-e, d?r e ?r den element?ra elektriska laddningen, lika stor som elektronens laddning (4,8 10 -10 e.-st. enheter), och Z ?r atomnumret av detta element i det periodiska systemet av kemiska element (se .). Eftersom en icke-joniserad atom ?r neutral ?r antalet elektroner som ing?r i den ocks? lika med Z. K?rnans sammans?ttning (se. Atomk?rnan) inkluderar nukleoner, elementarpartiklar med en massa som ?r ungef?r 1840 g?nger st?rre ?n massan av en elektron (lika med 9,1 10 - 28 g), protoner (se), positivt laddade och laddningsl?sa neutroner (se). Antalet nukleoner i k?rnan kallas masstalet och betecknas med bokstaven A. Antalet protoner i k?rnan, lika med Z, best?mmer antalet elektroner som kommer in i atomen, strukturen p? elektronskalen och kemikalien atomens egenskaper. Antalet neutroner i k?rnan ?r A-Z. Isotoper kallas varianter av samma grund?mne, vars atomer skiljer sig fr?n varandra i massnummer A, men har samma Z. S?ledes finns det i k?rnorna av atomer av olika isotoper av ett grund?mne ett annat antal neutroner med samma antal protoner. Vid beteckning av isotoper skrivs masstalet A ?verst p? elementsymbolen och atomnumret l?ngst ned; till exempel, isotoper av syre betecknas:

Atomens dimensioner best?ms av dimensionerna p? elektronskalen och f?r alla ?r Z cirka 10 -8 cm. Eftersom massan av atomens alla elektroner ?r flera tusen g?nger mindre ?n k?rnans massa, ?r massan av atomen ?r proportionell mot masstalet. Den relativa massan av en atom i en given isotop best?ms i f?rh?llande till massan av en atom i kolisotopen C 12, taget som 12 enheter, och kallas isotopmassan. Det visar sig vara n?ra masstalet f?r motsvarande isotop. Den relativa vikten av en atom av ett kemiskt element ?r medelv?rdet (med h?nsyn tagen till den relativa m?ngden isotoper av ett givet element) v?rdet av isotopvikten och kallas atomvikten (massan).

En atom ?r ett mikroskopiskt system, och dess struktur och egenskaper kan endast f?rklaras med hj?lp av kvantteorin, skapad fr?mst p? 1900-talets 20-tal och avsedd att beskriva fenomen i atom?r skala. Experiment har visat att mikropartiklar - elektroner, protoner, atomer etc. - f?rutom korpuskul?ra, har v?gegenskaper som visar sig i diffraktion och interferens. Inom kvantteorin anv?nds ett visst v?gf?lt som k?nnetecknas av en v?gfunktion (PS-funktion) f?r att beskriva tillst?ndet hos mikroobjekt. Denna funktion best?mmer sannolikheterna f?r m?jliga tillst?nd f?r ett mikroobjekt, det vill s?ga den karakteriserar de potentiella m?jligheterna f?r manifestationen av en eller annan av dess egenskaper. Variationslagen f?r funktionen PS i rum och tid (Schr?dinger-ekvationen), som g?r det m?jligt att hitta denna funktion, spelar samma roll i kvantteorin som Newtons r?relselagar inom klassisk mekanik. L?sningen av Schr?dinger-ekvationen leder i m?nga fall till diskreta m?jliga tillst?nd i systemet. S?, till exempel, i fallet med en atom, erh?lls en serie v?gfunktioner f?r elektroner som motsvarar olika (kvantiserade) energiv?rden. Atomens energiniv?system, ber?knat med kvantteorins metoder, har f?tt lysande bekr?ftelse inom spektroskopi. En atoms ?verg?ng fr?n grundtillst?ndet motsvarande den l?gsta energiniv?n E 0 till n?got av de exciterade tillst?nden E i sker n?r en viss del av energin E i - E 0 absorberas. En exciterad atom g?r in i ett mindre exciterat eller grundtillst?nd, vanligtvis med emission av en foton. I detta fall ?r fotonenergin hv lika med skillnaden mellan energierna hos en atom i tv? tillst?nd: hv= E i - Ek k d?r h ?r Plancks konstant (6,62·10 -27 erg·sek), v ?r frekvensen av ljus.

F?rutom atomspektra har kvantteorin gjort det m?jligt att f?rklara andra egenskaper hos atomer. I synnerhet f?rklarades valens, den kemiska bindningens natur och molekylernas struktur, och teorin om det periodiska systemet av element skapades.

Den moderna m?nniskan h?r st?ndigt fraser som inneh?ller derivator av ordet "atom". Det ?r energi, ett kraftverk, en bomb. N?gon tar det f?r givet, och vissa st?ller fr?gan: "Vad ?r en atom?".

Vad betyder det h?r ordet?

Den har antika grekiska r?tter. Det kommer fr?n "atomos", som bokstavligen betyder "oskuren".

N?gon som redan ?r lite bekant med atomens fysik kommer att bli indignerad: "Hur" oskuren "? Den best?r av n?gon sorts partiklar!" Saken ?r den att namnet d?k upp n?r forskare ?nnu inte visste att atomer inte ?r de minsta partiklarna.

Efter experimentellt bevis p? detta, beslutades det att inte ?ndra det vanliga namnet. Och 1860 b?rjade "atom" kallas den minsta partikeln som har alla egenskaper hos det kemiska elementet som den tillh?r.

Vad ?r st?rre ?n en atom och mindre ?n den?

Molekylen ?r alltid st?rre. Den bildas av flera atomer och ?r den minsta partikeln av materia.

Och h?r ?r mindre - elementarpartiklar. Till exempel elektroner och protoner, neutroner och kvarkar. Det finns m?nga av dem.

Mycket har redan sagts om honom. Men det ?r fortfarande inte s?rskilt klart vad en atom ?r.

Vad ?r han egentligen?

Fr?gan om hur man representerar en modell av en atom har l?nge sysselsatt forskare. Idag har den som f?reslagits av E. Rutherford och slutf?rd av N. Bor antagits. Enligt den ?r atomen uppdelad i tv? delar: k?rnan och elektronmolnet.

Det mesta av en atoms massa ?r koncentrerad i dess centrum. K?rnan best?r av neutroner och protoner. Och elektronerna i atomen ?r bel?gna p? tillr?ckligt stort avst?nd fr?n centrum. Det visar sig n?got som liknar solsystemet. I centrum, liksom solen, k?rnan, och runt den kretsar elektronerna i sina banor, som planeter. Det ?r d?rf?r modellen ofta kallas planetarisk.

Intressant nog upptar k?rnan och elektronerna ett mycket litet utrymme j?mf?rt med atomens ?vergripande dimensioner. Det visar sig att i mitten finns en liten k?rna. Sedan tomhet. Ett mycket stort tomrum. Och s? en smal remsa av sm? elektroner.

Forskare kom inte omedelbart till en s?dan modell av atomer. Dessf?rinnan lades m?nga antaganden fram, som motbevisades av experiment.

En av dessa id?er var att representera atomen som en fast kropp som har en positiv laddning. Och elektronerna i atomen f?reslogs placeras i hela kroppen. Denna id? lades fram av J. Thomson. Hans modell av atomen kallades ocks? Raisin Pudding. Modellen p?minde mycket om denna matr?tt.

Men hon var oh?llbar, eftersom hon inte kunde f?rklara n?gra av atomens egenskaper. D?rf?r fick hon avslag.

Den japanska vetenskapsmannen H. Nagaoka f?reslog en s?dan modell n?r han fr?gades vad en atom ?r. Enligt hans ?sikt har denna partikel en avl?gsen likhet med planeten Saturnus. K?rnan ?r i mitten, och elektronerna kretsar runt den i banor sammankopplade i en ring. Trots att modellen inte accepterades anv?ndes n?gra av dess best?mmelser i planetsystemet.

P? siffrorna f?rknippade med atomen

F?rst om fysiska m?ngder. Den totala laddningen av en atom ?r alltid noll. Detta beror p? att antalet elektroner och protoner i den ?r detsamma. Och deras laddning ?r av samma storlek och har motsatta tecken.

Situationer uppst?r ofta n?r en atom tappar elektroner eller tv?rtom drar till sig extra. I s?dana situationer s?ger de att han har blivit en jon. Och dess laddning beror p? vad som h?nde med elektronerna. Om deras antal har blivit mindre ?r laddningen av jonen positiv. N?r det finns fler elektroner blir jonen negativ.

Nu om kemi. Denna vetenskap, som ingen annan, ger mest av allt en f?rst?else f?r vad en atom ?r. N?r allt kommer omkring ?r ?ven huvudtabellen, som studeras i den, baserad p? det faktum att atomerna finns i den i en viss ordning. Vi talar om det periodiska systemet.

I den tilldelas varje element ett specifikt nummer, som ?r associerat med antalet protoner i k?rnan. Det betecknas vanligtvis med bokstaven z.

N?sta v?rde ?r masstalet. Det ?r lika med summan av protoner och neutroner i en atoms k?rna. Dess beteckning accepteras av bokstaven A.

De tv? angivna siffrorna ?r relaterade till varandra genom f?ljande likhet:

A=z+N.

H?r ?r N antalet neutroner i atomk?rnan.

En annan viktig storhet ?r massan av en atom. F?r att m?ta det inf?rs ett speciellt v?rde. Det ?r f?rkortat: a.u.m. Och den l?ses som en atommassaenhet. Baserat p? denna enhet har de tre partiklarna som utg?r alla atomer i universum massor:

Dessa v?rden beh?vs ofta n?r man l?ser kemiska problem.

En atom ?r en unik partikel i universum. Den h?r artikeln kommer att f?rs?ka f?rmedla information till l?saren om detta element av materia. H?r kommer vi att ?verv?ga s?dana fr?gor: vad ?r diametern p? en atom och dess dimensioner, vad ?r dess kvalitativa parametrar, vad ?r dess roll i universum.

Introduktion till atomen

En atom ?r en sammansatt partikel av ?mnen med en mikroskopisk storlek och massa. Detta ?r den minsta delen av elementen av kemisk natur med en otroligt liten storlek och massa.

Atomer ?r uppbyggda av tv? grundl?ggande strukturella element, n?mligen elektroner och atomk?rnan, som i sin tur bildas av protoner och neutroner. Antalet protoner kan skilja sig fr?n antalet neutroner. Inom b?de kemi och fysik kallas atomer d?r storleken p? protoner st?r i proportion till antalet elektroner elektriskt neutrala. Om antalet protoner ?r h?gre eller l?gre, blir atomen, som f?r en positiv eller negativ laddning, en jon.

Atomer och molekyler i fysiken har l?nge ansetts vara de minsta "tegelstenarna" som universum ?r byggt av, och ?ven efter uppt?ckten av ?nnu mindre best?ndsdelar f?rblir de bland de viktigaste uppt?ckterna i m?nsklighetens historia. Det ?r atomerna f?rbundna med interatom?ra bindningar som bildar molekylerna. En atoms huvudmassa ?r koncentrerad i k?rnan, n?mligen i vikten av dess protoner, som utg?r cirka 99,9% av de totala v?rdena.

Historisk data

Tack vare vetenskapens prestationer inom fysik och kemi har m?nga uppt?ckter gjorts ang?ende atomens natur, dess struktur och f?rm?gor. M?nga experiment och ber?kningar gjordes, under vilka en person kunde svara p? s?dana fr?gor: vad ?r diametern p? en atom, dess storlek och mycket mer.

Det uppt?cktes och formulerades f?rst av filosoferna i antikens Grekland och Rom. P? 1600- och 1700-talen kunde kemister, genom experiment, bevisa id?n om atomen som den minsta partikeln av materia. De visade att m?nga ?mnen kan brytas ned upprepade g?nger med kemiska metoder. Men senare uppt?ckt av fysiker visade att ?ven en atom kan delas, och den ?r byggd av subatom?ra komponenter.

Den internationella kongressen f?r kemiforskare i Karlsruhe, Tyskland, beslutade 1860 om begreppet atomer och molekyler, d?r atomen betraktas som den minsta delen av de kemiska grund?mnena. D?rf?r ing?r det ocks? i sammans?ttningen av ?mnen av en enkel och komplex typ.

V?teatomens diameter var en av de allra f?rsta som studerades. Dess ber?kningar har dock gjorts m?nga g?nger och den sista av dem, publicerad 2010, visade att det ?r 4 % mindre ?n man tidigare trott (10 -8). Indexet f?r det totala v?rdet av storleken p? atomk?rnan motsvarar talet 10 -13 -10 -12, och storleksordningen f?r hela diametern ?r 10 -8. Detta orsakade m?nga mots?gelser och problem, eftersom v?te sj?lvt med r?tta tillh?r huvudkomponenterna i hela det observerbara universum, och en s?dan diskrepans tvingar fram m?nga omr?kningar i f?rh?llande till grundl?ggande uttalanden.

Atom och dess modell

F?r n?rvarande ?r fem grundl?ggande modeller av atomen k?nda, som skiljer sig ?t, f?rst och fr?mst i tidsramen f?r id?er om dess struktur. L?t oss ta en titt p? modellerna:

• Delarna som utg?rs spelar roll. Democritus trodde att alla egenskaper hos ?mnen borde best?mmas av dess form, massa och andra praktiska egenskaper. Eld kan till exempel brinna eftersom dess atomer ?r vassa. Enligt Demokrit ?r till och med sj?len bildad av atomer.
• Thomsons atommodell, skapad 1904 av J. J. Thomson sj?lv. Han f?reslog att atomen kan ses som en positivt laddad kropp innesluten i elektroner.
• Nagaokas tidiga planetariska atommodell, skapad 1904, trodde att atomens struktur liknade Saturnus. K?rnan ?r liten och har en positiv laddning, omgiven av elektroner som r?r sig runt ringarna.
• Atomisk planetmodell uppt?ckt av Bohr och Rutherford. 1911 b?rjade E. Rutherford, efter att ha utf?rt ett antal experiment, tro att atomen liknar ett planetsystem, d?r elektroner har banor l?ngs vilka de r?r sig runt k?rnan. Detta antagande gick dock emot data fr?n klassisk elektrodynamik. F?r att bevisa giltigheten av denna teori introducerade Niels Bohr begreppet postulat, och h?vdade och visade att elektronen inte beh?ver f?rbruka energi, eftersom den befinner sig i ett visst, speciellt energitillst?nd. Studiet av atomen ledde vidare till uppkomsten av kvantmekanik, som kunde f?rklara m?nga av de mots?gelser som kunde observeras.
• Den kvantmekaniska atommodellen s?ger att den centrala basen f?r den betraktade partikeln best?r av en k?rna som bildas av protoner, s?v?l som neutroner och elektroner som r?r sig runt den.

Strukturella egenskaper

Storleken p? en atom har tidigare f?rutbest?mt att det var en odelbar partikel. Men m?nga erfarenheter och experiment har visat oss att det ?r byggt av subatom?ra partiklar. Vilken atom som helst best?r av elektroner, protoner och neutroner, med undantag av v?te - 1, som inte inkluderar den senare.

Standardmodellen visar att protoner och neutroner bildas genom interaktioner mellan kvarkar. De tillh?r fermioner, tillsammans med leptoner. Det finns f?r n?rvarande 6 typer av kvarkar. Protoner har sin bildning tack vare tv? u-kvarkar och en d-kvark, och neutronen till en u-kvark och tv? d-kvarkar. K?rnkraften av den starka typen, som binder kvarkar, ?verf?rs med hj?lp av gluoner.

Elektronernas r?relse i atomrymden ?r f?rutbest?md av deras "?nskan" att vara n?rmare k?rnan, med andra ord, att attraheras, s?v?l som Coulomb-krafterna f?r interaktion mellan dem. Samma typer av krafter h?ller varje elektron i en potentialbarri?r som omger k?rnan. Elektronernas omloppsbana best?mmer storleken p? atomens diameter, vilket ?r lika med en r?t linje som g?r fr?n en punkt i cirkeln till en annan, och ?ven genom centrum.

En atom har sitt eget spinn, som representeras av sitt eget momentum och ligger bortom f?rst?elsen av materiens allm?nna natur. Beskrivs med hj?lp av kvantmekanik.

M?tt och vikt

Varje atomk?rna med samma antal protoner tillh?r ett gemensamt kemiskt element. Isotoper inkluderar representanter f?r atomer av samma element, men med en skillnad i neutronnummer.

Eftersom atomens struktur inom fysiken indikerar att deras bulk best?r av protoner och neutroner, s? har den totala m?ngden av dessa partiklar ett masstal. Uttrycket av atommassa i vila sker genom anv?ndning av atommassaenheter (amu), som annars kallas dalton (Da).

Storleken p? en atom har inga tydligt definierade gr?nser. D?rf?r best?ms det genom att m?ta avst?ndet mellan k?rnorna i samma typ av atomer kemiskt bundna till varandra. En annan m?tmetod ?r m?jlig n?r man ber?knar varaktigheten av v?gen fr?n k?rnan till l?ngst bort av de tillg?ngliga elektroniska banorna av stabil typ. element av D. I. Mendeleev ordnar atomer i storlek, fr?n mindre till st?rre, i kolonnens riktning uppifr?n och ned, r?relse i riktning fr?n v?nster till h?ger ?r ocks? baserad p? en minskning av deras storlek.

F?rfallstid

Alla chem. element har isotoper, en och upp?t. De inneh?ller en instabil k?rna, utsatt f?r radioaktivt s?nderfall, vilket resulterar i utsl?pp av partiklar eller elektromagnetisk str?lning. En radioaktiv isotop ?r en d?r v?rdet p? radien f?r den starka interaktionen g?r bortom de bortre punkterna av diametern. Om vi betraktar aurum som ett exempel, s? kommer isotopen att vara Au-atomen, bortom vars diameter utstr?lande partiklar "flyger ut" i alla riktningar. Inledningsvis motsvarar diametern p? guldatomen v?rdet av tv? radier, som var och en ?r lika med 144 pc, och partiklar som g?r l?ngre ?n detta avst?nd fr?n k?rnan kommer att betraktas som isotoper. Det finns tre typer av s?nderfall: alfa-, beta- och gammastr?lning.

Begreppet valens och n?rvaron av energiniv?er

Vi har redan bekantat oss med svaren p? s?dana fr?gor: vad ?r diametern p? en atom, dess storlek, bekantat oss med begreppet s?nderfall av en atom, etc. Men ut?ver detta finns det ocks? s?dana egenskaper hos atomer som storleken p? energiniv?er och valens.

Elektroner som r?r sig runt atomk?rnan har potentiell energi och ?r i ett bundet tillst?nd, bel?get p? en exciterad niv?. Enligt kvantmodellen upptar en elektron bara ett diskret antal energiniv?er.

Valens ?r den allm?nna f?rm?gan hos atomer som har fritt utrymme p? elektronskalet att uppr?tta kemiska bindningar med andra atomenheter. Genom uppr?ttandet av kemiska bindningar f?rs?ker atomer fylla sitt lager av det yttre valensskalet.

Jonisering

Som ett resultat av p?verkan av ett h?gt sp?nningsv?rde p? en atom kan den genomg? irreversibel deformation, som ?tf?ljs av elektronavskiljning.

Detta resulterar i jonisering av atomerna, under vilken de donerar en elektron(er) och genomg?r en omvandling fr?n ett stabilt tillst?nd till joner med positiv laddning, annars kallade katjoner. Denna process kr?ver en viss energi, som kallas joniseringspotential.

Summering

Studiet av fr?gor om strukturen, egenskaper hos interaktion, kvalitativa parametrar, om vad ?r diametern p? en atom och vilken storlek den har, allt detta gjorde det m?jligt f?r det m?nskliga sinnet att g?ra otroligt arbete som hj?lper till att b?ttre f?rst? och f?rst? strukturen av alla materia omkring oss. Samma fr?gor gjorde det m?jligt f?r en person att uppt?cka begreppen elektronegativitet hos en atom, dess spridda attraktion, valensm?jligheter, f?r att best?mma varaktigheten av radioaktivt s?nderfall och mycket mer.

?verv?g en annan till?mpning av os?kerhetsprincipen (38.3), men ta inte denna ber?kning f?r bokstavligt; den allm?nna id?n ?r korrekt, men analysen ?r inte gjord s?rskilt snyggt. Denna tanke g?ller best?mningen av atomernas storlek; trots allt, enligt klassiska ?sikter, skulle elektroner beh?va avge ljus och, snurrande i en spiral, falla till ytan av k?rnan. Men enligt kvantmekaniken ?r detta om?jligt, f?r annars skulle vi veta var elektronen hamnade och hur snabbt den snurrar.

Antag att det finns en v?teatom och vi m?ter positionen f?r en elektron; vi f?r inte kunna f?rutse exakt var det kommer att hamna, annars blir momentumspridningen o?ndlig. Varje g?ng vi tittar p? en elektron ?r den n?gonstans; den har en sannolikhetsamplitud att vara p? olika platser, s? det finns en sannolikhet att hitta den var som helst. Men alla dessa platser beh?ver inte vara n?ra sj?lva k?rnan; vi antar att det finns en spridning i avst?nd i storleksordningen , D.v.s. avst?ndet fr?n k?rnan till elektronen ?r ungef?r i genomsnitt lika med . Vi definierar , kr?ver att atomens totala energi ?r minimal.

Spridningen i impulser, i enlighet med os?kerhetsrelationen, b?r vara ungef?r ; F?r att p? n?got s?tt f?rs?ka m?ta en elektrons r?relsem?ngd (till exempel genom att sprida fotoner p? den och observera dopplereffekten fr?n en r?rlig spridare), kommer vi inte att f? noll hela tiden (elektronen st?r inte stilla), men vi kommer att f? impulser i storleksordningen . Elektronernas kinetiska energi kommer att vara ungef?r lika med . (Vad vi g?r nu ?r p? s?tt och vis en dimensionsanalys: vi r?knar ut hur den kinetiska energin kan bero p? Planck-konstanten, atomens massa och storlek. Svaret erh?lls upp till numeriska faktorer som ; etc. Vi har inte ens definierat korrekt.) Vidare ?r den potentiella energin lika med kvoten minus avst?ndet fr?n mitten, s?g, (som vi minns, ?r kvadraten p? elektronladdningen dividerad med ). Titta nu: n?r den minskar, minskar ocks? den potentiella energin, men ju mindre, desto st?rre momentum kr?vs av os?kerhetsprincipen och desto st?rre ?r den kinetiska energin. Den totala energin ?r

(38.10)

Vi vet inte vad som ?r lika med, men vi vet att atomen, f?r att s?kerst?lla sin existens, tvingas kompromissa s? att dess totala energi blir s? liten som m?jligt. F?r att hitta minimum, differentierar vi det med avseende p? , kr?ver att derivatan ?r lika med noll och hittar . Derivaten ?r

(38.11)

Ekvationen ger f?r v?rdet

(38.12)

Detta avst?nd kallas Bohr-radien, och vi ser att atomens dimensioner ?r av storleksordningen en ?ngstr?m. Fick r?tt nummer. Det h?r ?r v?ldigt bra, det ?r till och med f?rv?nansv?rt bra, f?r vi har hittills inte haft n?gra teoretiska funderingar kring storleken p? en atom. Ur klassisk synvinkel ?r atomer helt enkelt om?jliga: elektronerna m?ste falla p? k?rnorna. Genom att ers?tta formeln (38.12) med i (38.10), hittar vi energin. Hon blir j?mst?lld

(38.(3)

Vad betyder negativ energi? Och det faktum att n?r en elektron finns i en atom har den mindre energi ?n n?r den ?r fri. Med andra ord, i atomen ?r den bunden. Och det tar energi att dra ut det ur atomen; energi kr?vs f?r att jonisera en v?teatom. Det ?r naturligtvis m?jligt att dubbelt eller tre g?nger s? mycket energi kommer att kr?vas, eller en g?ng mindre, eftersom v?r ber?kning var mycket slarvig. Vi fuskade dock och valde alla konstanter s? att resultatet blir helt korrekt! Denna kvantitet kallas energins Rydberg; ?r joniseringsenergin f?r v?te.

F?rst nu st?r det klart varf?r vi inte faller genom golvet. N?r man g?r st?ts hela massan av atomerna i v?ra skor bort fr?n golvet, fr?n hela massan av dess atomer. Atomerna krossas, elektronerna tvingas kl?mmas in i en mindre volym, och enligt os?kerhetsprincipen ?kar deras momenta i genomsnitt och en ?kning av momentum betyder en ?kning av energin. Atomers motst?nd mot kompression ?r inte en klassisk, utan en kvantmekanisk effekt. Enligt klassiska begrepp var det att f?rv?nta sig att n?r elektroner n?rmar sig protoner kommer energin att minska; Det mest f?rdelaktiga arrangemanget av positiva och negativa laddningar i klassisk fysik ?r n?r de sitter p? varandra. Detta var v?lk?nt f?r den klassiska fysiken och var ett mysterium: atomer fanns! Naturligtvis kom forskare redan d? p? olika s?tt att ta sig ur ?terv?ndsgr?nden, men den korrekta (f?rhoppningsvis!) v?gen blev k?nd bara f?r oss!

F?rresten, n?r det finns m?nga elektroner runt k?rnan f?rs?ker de ocks? h?lla sig borta fr?n varandra. Anledningen till detta ?r fortfarande obegriplig f?r dig, men det ?r ett faktum att om n?gon elektron har tagit n?gon plats, s? kommer en annan inte att ta denna plats. Mer exakt, p? grund av att det finns tv? riktningar av spinn, kan dessa elektroner sitta ovanp? varandra och snurra: en i en riktning, den andra i den andra. Men ingen tredje person kan placeras p? denna plats. Du m?ste s?tta dem p? nya st?llen, och detta ?r den verkliga anledningen till att ?mnet har elasticitet. Om det var m?jligt att placera alla elektroner p? ett st?lle skulle materia vara ?nnu t?tare ?n vanligt. Och det ?r just f?r att elektroner inte kan sitta ovanp? varandra som bord och andra fasta f?rem?l existerar.

Det ?r d?rf?r naturligt att man, f?r att f?rst? materiens egenskaper, m?ste anv?nda sig av kvantmekanik; klassiskt ?r uppenbarligen inte tillr?ckligt f?r detta.

En atom (av grekiskan atomos - odelbar) ?r den minsta partikeln av ett kemiskt grund?mne som beh?ller alla sina kemiska egenskaper. En atom best?r av en t?t k?rna av positivt laddade protoner och elektriskt neutrala neutroner omgivna av ett mycket st?rre moln av negativt laddade elektroner. N?r antalet protoner matchar antalet elektroner ?r atomen elektriskt neutral, annars ?r det en jon, med en viss laddning. Atomer klassificeras efter antalet protoner och neutroner: antalet protoner best?mmer det kemiska elementet, och antalet neutroner best?mmer elementets nuklid.

Bildar bindningar med varandra, atomer kombineras till molekyler och stora fasta ?mnen.

M?nskligheten har k?nt till existensen av de minsta partiklarna av materia sedan urminnes tider, men bekr?ftelse p? existensen av atomer fick man f?rst i slutet av 1800-talet. Men n?stan omedelbart blev det klart att atomer i sin tur har en komplex struktur, som best?mmer deras egenskaper.

Begreppet en atom som den minsta odelbara partikeln av materia f?reslogs f?rst av antika grekiska filosofer. P? 1600- och 1700-talen slog kemister fast att kemikalier reagerar i vissa proportioner, som uttrycks i termer av sm? antal. Dessutom identifierade de vissa enkla ?mnen, som de kallade kemiska grund?mnen. Dessa uppt?ckter ledde till ett ?terupplivande av id?n om odelbara partiklar. Utvecklingen av termodynamik och statistisk fysik visade att kroppars termiska egenskaper kan f?rklaras av s?dana partiklars r?relse. Till slut best?mdes atomernas storlek experimentellt.

I slutet av 1800-talet och b?rjan av 1900-talet uppt?ckte fysiker den f?rsta av de subatom?ra partiklarna, elektronen, och n?got senare atomk?rnan, vilket visade att atomen inte ?r odelbar. Utvecklingen av kvantmekaniken gjorde det m?jligt att f?rklara inte bara atomernas struktur, utan ocks? deras egenskaper: optiska spektra, f?rm?gan att g? in i reaktioner och bilda molekyler, d.v.s.

Allm?nna egenskaper hos atomens struktur

Moderna id?er om atomens struktur bygger p? kvantmekanik.

P? den popul?ra niv?n kan atomens struktur beskrivas i termer av v?gmodellen, som bygger p? Bohr-modellen, men som ocks? tar h?nsyn till ytterligare information om kvantmekanik.

F?r denna modell:

Atomer best?r av elementarpartiklar (protoner, elektroner och neutroner). Massan av en atom ?r mestadels koncentrerad i k?rnan, s? det mesta av volymen ?r relativt tom. K?rnan ?r omgiven av elektroner. Antalet elektroner ?r lika med antalet protoner i k?rnan, antalet protoner best?mmer grund?mnets ordningsnummer i det periodiska systemet. I en neutral atom ?r elektronernas totala negativa laddning lika med protonernas positiva laddning. Atomer av samma grund?mne med olika antal neutroner kallas isotoper.
I centrum av en atom finns en liten, positivt laddad k?rna som best?r av protoner och neutroner.
En atoms k?rna ?r cirka 10 000 g?nger mindre ?n sj?lva atomen. S?ledes, om en atom f?rstoras till storleken p? Borispols flygplats, kommer storleken p? k?rnan att vara mindre ?n storleken p? en bordtennisboll.
K?rnan ?r omgiven av ett elektronmoln, som upptar st?rre delen av dess volym. I ett elektronmoln kan skal urskiljas, f?r var och en av dem finns flera m?jliga orbitaler. De fyllda orbitalerna utg?r den elektroniska konfigurationen som ?r karakteristisk f?r varje kemiskt element.
Varje orbital kan inneh?lla upp till tv? elektroner, k?nnetecknade av tre kvanttal: grundl?ggande, orbital och magnetisk.
Varje elektron i en orbital har ett unikt v?rde f?r det fj?rde kvantnumret: spinn.
Orbitaler definieras av en specifik sannolikhetsf?rdelning av var exakt en elektron kan hittas. Exempel p? orbitaler och deras beteckningar visas i figuren till h?ger. "Gr?nsen" f?r en orbital ?r det avst?nd d?r sannolikheten att en elektron kan vara utanf?r den ?r mindre ?n 90 %.
Varje skal kan inte inneh?lla mer ?n ett strikt definierat antal elektroner. Till exempel kan skalet n?rmast k?rnan ha maximalt tv? elektroner, n?sta - 8, den tredje fr?n k?rnan - 18, och s? vidare.
N?r elektroner f?renar en atom faller de ner i en orbital med l?g energi. Endast elektroner fr?n det yttre skalet kan delta i bildandet av interatom?ra bindningar. Atomer kan donera och f? elektroner och bli positivt eller negativt laddade joner. De kemiska egenskaperna hos ett grund?mne best?ms av hur l?tt k?rnan kan donera eller f?rv?rva elektroner. Det beror b?de p? antalet elektroner och p? fyllnadsgraden av det yttre skalet.
Atomstorlek

Storleken p? en atom ?r en storhet som ?r sv?r att m?ta, eftersom den centrala k?rnan ?r omgiven av ett suddigt elektronmoln. F?r atomer som bildar fasta kristaller kan avst?ndet mellan angr?nsande platser i kristallgittret tj?na som ett ungef?rligt v?rde p? deras storlek. F?r atomer bildas inte kristaller, andra utv?rderingstekniker anv?nds, inklusive teoretiska ber?kningar. Till exempel, storleken p? en v?teatom uppskattas till 1,2 x 10-10 m. Detta v?rde kan j?mf?ras med storleken p? en proton (som ?r k?rnan i en v?teatom): 0,87 x 10-15 m och se till att att k?rnan i en v?teatom ?r 100 000 g?nger mindre ?n sj?lva atomen. Atomer av andra grund?mnen beh?ller ungef?r samma f?rh?llande. Anledningen till detta ?r att grund?mnen med en stor positivt laddad k?rna attraherar elektroner starkare.

En annan egenskap hos en atoms storlek ?r van der Waals-radien - det avst?nd som en annan atom kan n?rma sig en given atom. Interatom?ra avst?nd i molekyler k?nnetecknas av l?ngden p? kemiska bindningar eller kovalent radie.

K?rna

Huvudmassan av en atom ?r koncentrerad i k?rnan, som best?r av nukleoner: protoner och neutroner, sammankopplade av krafterna i k?rnv?xelverkan.

Antalet protoner i en atoms k?rna best?mmer dess atomnummer och vilket grund?mne atomen tillh?r. Till exempel inneh?ller kolatomer 6 protoner. Alla atomer med ett visst atomnummer har samma fysikaliska egenskaper och uppvisar samma kemiska egenskaper. Grund?mnena listas i det periodiska systemet i stigande ordning efter atomnummer.

Det totala antalet protoner och neutroner i ett grund?mnes atom best?mmer dess atommassa, eftersom en proton och en neutron har en massa p? cirka 1 amu Neutroner i en k?rna p?verkar inte vilket grund?mne en atom tillh?r, men ett kemiskt grund?mne kan ha atomer med samma antal protoner och olika antal neutroner. S?dana atomer har samma atomnummer men olika atommassa och kallas isotoper av grund?mnet. N?r man skriver namnet p? en isotop skrivs atommassan efter den. Till exempel inneh?ller isotopen kol-14 6 protoner och 8 neutroner, f?r en total atommassa p? 14. En annan popul?r notationsmetod ?r att ?verskriva atommassan f?re elementsymbolen. Till exempel kallas kol-14 f?r 14C.

Atommassan f?r ett grund?mne som anges i det periodiska systemet ?r ett genomsnitt av massorna av naturligt f?rekommande isotoper. Genomsnittsber?kning utf?rs enligt isotopens ?verfl?d i naturen.

Med en ?kning av atomnumret ?kar den positiva laddningen av k?rnan, och f?ljaktligen Coulomb-avst?tningen mellan protoner. Det beh?vs fler och fler neutroner f?r att h?lla ihop protoner. Ett stort antal neutroner ?r emellertid instabila, och denna omst?ndighet s?tter en begr?nsning p? k?rnans m?jliga laddning och antalet kemiska grund?mnen som finns i naturen. Kemiska grund?mnen med h?ga atomnummer har en mycket kort livsl?ngd, kan bara skapas genom att bombardera k?rnorna i l?tta grund?mnen med joner, och observeras endast under experiment med acceleratorer. Fr?n och med februari 2008 ?r ununoctium det tyngsta syntetiserade kemiska elementet.

M?nga isotoper av kemiska grund?mnen ?r instabila och s?nderfaller med tiden. Detta fenomen anv?nds av radioelementtestet f?r att fastst?lla objekts ?lder och ?r av stor betydelse f?r arkeologi och paleontologi.

Bohr modell

Bohr-modellen ?r den f?rsta fysiska modellen som korrekt kunde beskriva v?teatomens optiska spektra. Efter utvecklingen av kvantmekanikens exakta metoder har Bohr-modellen endast historisk betydelse, men p? grund av sin enkelhet l?rs den fortfarande ut och anv?nds i stor utstr?ckning f?r en kvalitativ f?rst?else av atomens struktur.

Bohrs modell bygger p? Rutherfords planetmodell, som beskriver atomen som en liten positivt laddad k?rna med negativt laddade elektroner i banor p? olika niv?er, som liknar solsystemets struktur. Rutherford f?reslog en planetmodell f?r att f?rklara resultaten av hans experiment p? spridningen av alfapartiklar med metallfolie. Enligt planetmodellen best?r en atom av en tung k?rna som elektroner kretsar kring. Men det faktum att elektronerna som roterar runt k?rnan inte faller i en spiral p? den var obegripligt f?r den tidens fysiker. I sj?lva verket, enligt den klassiska teorin om elektromagnetism, m?ste en elektron som roterar runt k?rnan avge elektromagnetiska v?gor (ljus), vilket skulle leda till en gradvis f?rlust av energi och falla ner p? k?rnan. S? hur kan en atom existera ?verhuvudtaget? Dessutom visade studiet av det elektromagnetiska spektrumet av atomer att elektronerna i en atom bara kan avge ljus med en viss frekvens.

Dessa sv?righeter ?vervanns i den modell som f?reslogs av Niels Bohr 1913, som postulerar att:

Elektroner kan bara vara i banor som har diskreta kvantiserade energier. Det vill s?ga att inte alla banor ?r m?jliga, utan bara n?gra specifika. De exakta v?rdena f?r energierna i till?tna banor beror p? atomen.
Den klassiska mekanikens lagar g?ller inte n?r elektroner r?r sig fr?n en till?ten bana till en annan.
N?r en elektron r?r sig fr?n en bana till en annan s?nds (eller absorberas) skillnaden i energi av ett enda ljuskvantum (foton), vars frekvens ?r direkt relaterad till energiskillnaden mellan de tv? banorna.

d?r n ?r fotonens frekvens, E ?r energiskillnaden och h ?r en proportionalitetskonstant, ?ven k?nd som Plancks konstant.
Best?m vad som kan skrivas

d?r o ?r fotonens vinkelfrekvens.
Till?tna banor beror p? de kvantiserade v?rdena f?r det orbitala vinkelmomentet L, beskrivet av ekvationen

d?r n = 1,2,3,...
och kallas kvanttalet f?r r?relsem?ngd.
Dessa antaganden gjorde det m?jligt att f?rklara resultaten av d?varande observationer, till exempel varf?r spektrumet best?r av diskreta linjer. Antagande (4) anger att det minsta v?rdet p? n ?r 1. F?ljaktligen ?r den minsta till?tna atomradien 0,526 ? (0,0529 nm = 5,28 10-11 m). Detta v?rde ?r k?nt som Bohr-radien.

Bohrs modell kallas ibland f?r semiklassisk eftersom den inneh?ller n?gra id?er fr?n kvantmekaniken, men den ?r inte en fullst?ndig kvantmekanisk beskrivning av v?teatomen. Bohrs modell var dock ett betydande steg mot en s?dan beskrivning.

Med en strikt kvantmekanisk beskrivning av v?teatomen hittas energiniv?erna fr?n l?sningen av den station?ra Schr?dinger-ekvationen. Dessa niv?er k?nnetecknas av ovanst?ende tre kvanttal, formeln f?r att kvantisera r?relsem?ngden ?r annorlunda, r?relsem?ngdens kvantnummer ?r noll f?r sf?riska s-orbitaler, en f?r prolata hantelformade p-orbitaler, etc. (se bilden ovan).

Atomens energi och dess kvantisering

Energiv?rdena som en atom kan ha ber?knas och tolkas utifr?n kvantmekanikens best?mmelser. Detta tar h?nsyn till s?dana faktorer som den elektrostatiska interaktionen av elektroner med k?rnan och elektronerna sinsemellan, elektronernas spinn, principen om identiska partiklar. Inom kvantmekaniken beskrivs tillst?ndet i vilket en atom befinner sig av en v?gfunktion, som kan hittas fr?n l?sningen av Schr?dinger-ekvationen. Det finns en viss upps?ttning tillst?nd, som var och en har ett visst energiv?rde. Tillst?ndet med l?gst energi kallas grundtillst?nd. Andra stater kallas upphetsade. En atom ?r i ett exciterat tillst?nd under en begr?nsad tid, s?nder f?rr eller senare ut ett kvantum av ett elektromagnetiskt f?lt (foton) och g?r ?ver till grundtillst?ndet. En atom kan stanna i grundtillst?ndet under l?ng tid. F?r att bli upphetsad beh?ver han extern energi, som bara kan komma till honom fr?n den yttre milj?n. En atom avger eller absorberar ljus endast vid vissa frekvenser, vilket motsvarar skillnaden i energierna i dess tillst?nd.

De m?jliga tillst?nden f?r en atom indexeras med kvanttal som spinn, kvantantal f?r orbital r?relsem?ngd, kvantantal f?r total r?relsem?ngd. Du kan l?sa mer om deras klassificering i artikeln elektronisk term

Elektroniska skal av komplexa atomer

Komplexa atomer har dussintals, och f?r mycket tunga grund?mnen, till och med hundratals elektroner. Enligt principen om identiska partiklar bildas atomernas elektroniska tillst?nd av alla elektroner, och det ?r om?jligt att best?mma var var och en av dem ?r bel?gen. Men i den s? kallade en-elektronapproximationen kan man tala om vissa energitillst?nd hos enskilda elektroner.

Enligt dessa id?er finns det en viss upps?ttning orbitaler som ?r fyllda med atomens elektroner. Dessa orbitaler bildar en viss elektronisk konfiguration. Varje orbital f?r inte inneh?lla mer ?n tv? elektroner (Pauli-uteslutningsprincipen). Orbitaler ?r grupperade i skal, som vart och ett endast kan ha ett visst fast antal orbitaler (1, 4, 10, etc.). Orbitaler ?r indelade i inre och yttre. I en atoms grundtillst?nd ?r de inre skalen helt fyllda med elektroner.

I inre orbitaler ?r elektroner mycket n?ra k?rnan och ?r starkt f?sta vid den. F?r att dra ut en elektron ur den inre omloppsbanan beh?ver du f?rse den med mycket energi, upp till flera tusen elektronvolt. En elektron p? det inre skalet kan erh?lla s?dan energi endast genom att absorbera ett r?ntgenkvantum. Energierna hos atomernas inre skal ?r individuella f?r varje kemiskt element, och d?rf?r kan en atom identifieras med r?ntgenabsorptionsspektrat. Denna omst?ndighet anv?nds vid r?ntgenanalys.

I det yttre skalet ?r elektronerna l?ngt fr?n k?rnan. Det ?r dessa elektroner som ?r involverade i bildandet av kemiska bindningar, s? det yttre skalet kallas valens, och det yttre skalets elektroner kallas valenselektroner.

Kvant?verg?ngar i atomen

?verg?ngar mellan olika tillst?nd av atomer ?r m?jliga, orsakade av en yttre st?rning, oftare av ett elektromagnetiskt f?lt. P? grund av kvantiseringen av atomtillst?nd best?r atomernas optiska spektra av individuella linjer om energin i ett ljuskvantum inte ?verstiger joniseringsenergin. Vid h?gre frekvenser blir atomernas optiska spektra kontinuerliga. Sannolikheten f?r excitation av en atom av ljus minskar med en ytterligare ?kning av frekvensen, men ?kar kraftigt vid vissa frekvenser som ?r karakteristiska f?r varje kemiskt element i r?ntgenomr?det.

Exciterade atomer avger ljuskvanta med samma frekvenser som absorption sker.

?verg?ngar mellan olika tillst?nd av atomer kan ocks? orsakas av interaktioner med snabbt laddade partiklar.

Atomens kemiska och fysikaliska egenskaper

En atoms kemiska egenskaper best?ms fr?mst av valenselektroner - elektroner i det yttre skalet. Antalet elektroner i det yttre skalet best?mmer atomens valens.

Atomerna i den sista kolumnen i det periodiska systemet har ett fullst?ndigt fyllt yttre skal, och f?r ?verg?ngen av en elektron till n?sta skal m?ste en mycket stor energi tillf?ras atomen. D?rf?r ?r dessa atomer inerta, inte ben?gna att g? in i kemiska reaktioner. Inerta gaser tunnas ut och kristalliseras endast vid mycket l?ga temperaturer.

Atomerna i den f?rsta kolumnen i det periodiska systemet har en elektron p? det yttre skalet och ?r kemiskt aktiva. Deras valens ?r 1. En karakteristisk typ av kemisk bindning f?r dessa atomer i kristalliserat tillst?nd ?r en metallisk bindning.

Atomerna i den andra kolumnen i det periodiska systemet i grundtillst?ndet har 2 s-elektroner p? det yttre skalet. Deras yttre skal ?r fyllt, s? de m?ste vara inerta. Men ?verg?ngen fr?n grundtillst?ndet med s2-elektronskalskonfigurationen till tillst?ndet med s1p1-konfigurationen kr?ver v?ldigt lite energi, s? dessa atomer har en valens p? 2, men de visar mindre aktivitet.

Atomerna i den tredje kolumnen i det periodiska systemet av element har den elektroniska konfigurationen s2p1 i grundtillst?ndet. De kan visa olika valenser: 1, 3, 5. Den sista m?jligheten uppst?r n?r atomens elektronskal ?r f?rdigt till 8 elektroner och blir st?ngt.

Atomer i den fj?rde kolumnen i det periodiska systemet av element har en valens p? 4 (till exempel koldioxid CO2), ?ven om en valens p? 2 ocks? ?r m?jlig (till exempel kolmonoxid CO). Innan denna kolumn h?r kol - ett grund?mne som bildar en m?ngd olika kemiska f?reningar. En speciell gren av kemi ?gnas ?t kolf?reningar - organisk kemi. Andra element i denna kolumn - kisel, germanium under normala f?rh?llanden ?r halvledare i fast tillst?nd.

Elementen i den femte kolumnen har en valens p? 3 eller 5.

Elementen i den sj?tte kolumnen i det periodiska systemet i grundtillst?ndet har en s2p4-konfiguration och ett gemensamt spinn p? 1. D?rf?r ?r de tv?v?rda. Det finns ocks? m?jligheten att en atom ?verg?r till ett exciterat tillst?nd s2p3s" med spin 2, d?r valensen ?r 4 eller 6.

Elementen i den sjunde kolumnen i det periodiska systemet saknar en elektron i det yttre skalet f?r att fylla det. De ?r mestadels monovalenta. De kan dock ing? i kemiska f?reningar i exciterade tillst?nd, som visar valenser p? 3,5,7.

?verg?ngselement k?nnetecknas av att det yttre s-skalet fylls innan d-skalet ?r helt fyllt. D?rf?r har de oftast en valens p? 1 eller 2, men i vissa fall ?r en av d-elektronerna involverad i bildandet av kemiska bindningar, och valensen blir lika med tre.

N?r kemiska f?reningar bildas modifieras atom?ra orbitaler, deformeras och blir molekyl?ra orbitaler. I det h?r fallet sker hybridiseringsprocessen av orbitaler - bildandet av nya orbitaler, som en specifik summa av basen.

Historien om begreppet atom

L?s mer i artikeln atomistics
Begreppet atom, liksom ordet sj?lvt, ?r av antikt grekiskt ursprung, ?ven om sanningen i hypotesen om atomernas existens bekr?ftades f?rst p? 1900-talet. Huvudtanken bakom detta koncept i alla ?rhundraden var id?n om v?rlden som en upps?ttning av ett stort antal odelbara element som ?r mycket enkla i struktur och har funnits sedan tidernas begynnelse.

De f?rsta f?rkunnarna av den atomistiska l?ran

Filosofen Leucippus var den f?rste att predika atomistiska l?ror p? 500-talet f.Kr. Sedan togs stafettpinnen upp av hans elev Demokrit. Endast fragment av deras verk har ?verlevt, av vilka det blir tydligt att de utgick fr?n ett litet antal ganska abstrakta fysiska hypoteser:

"S?tma och bitterhet, v?rme och kyla ?r inneb?rden av definitionen, faktiskt [bara] atomer och tomhet."

Enligt Demokrit best?r all natur av atomer, de minsta partiklarna av materia som vilar eller r?r sig i ett helt tomt utrymme. Alla atomer har en enkel form, och atomer av samma slag ?r identiska; naturens m?ngfald ?terspeglar m?ngfalden av former av atomer och m?ngfalden av s?tt p? vilka atomer kan kopplas samman med varandra. B?de Demokritos och Leucippus trodde att atomer, efter att ha b?rjat r?ra sig, forts?tter att r?ra sig enligt naturlagarna.

Det sv?raste f?r de gamla grekerna var fr?gan om den fysiska verkligheten av atomismens grundl?ggande begrepp. I vilken mening skulle man kunna tala om tomhetens verklighet om den, utan n?gon materia, inte kan ha n?gra fysiska egenskaper? Leucippus och Demokritos id?er kunde inte tj?na som en tillfredsst?llande grund f?r teorin om materia p? det fysiska planet, eftersom de inte f?rklarade vad atomer inte ?r gjorda av, och inte heller varf?r atomer ?r odelbara.

En generation efter Demokritos f?reslog Platon sin l?sning p? detta problem: ”de minsta partiklarna tillh?r inte materiens omr?de, utan till geometrins omr?de; de ?r olika kroppsgeometriska figurer som avgr?nsas av platta trianglar.

Begreppet atom i indisk filosofi

Tusen ?r senare tr?ngde de antika grekernas abstrakta resonemang in i Indien och antogs av vissa skolor inom indisk filosofi. Men om v?sterl?ndsk filosofi ans?g att den atomistiska teorin skulle bli en konkret och objektiv grund f?r teorin om den materiella v?rlden, har den indiska filosofin alltid uppfattat den materiella v?rlden som en illusion. N?r atomismen d?k upp i Indien tog den formen av en teori enligt vilken verkligheten i v?rlden har en process, inte en substans, och att vi ?r n?rvarande i v?rlden som l?nkar i en process, och inte som klumpar av materia.

Det vill s?ga, b?de Platon och indiska filosofer t?nkte ungef?r s? h?r: om naturen best?r av sm?, men ?ndliga till storlek, andelar, varf?r kan de d? inte delas upp, ?tminstone i fantasin, i ?nnu mindre partiklar, vilket blev ?mnet av ytterligare ?verv?ganden?

Atomistisk teori i romersk vetenskap

Den romerske poeten Lucretius (96 - 55 f.Kr.) var en av f? romare som visade intresse f?r ren vetenskap. I sin dikt Om sakernas natur (De rerum natura) byggde han i detalj upp de fakta som vittnar till f?rm?n f?r den atomistiska teorin. Till exempel ?r en vind som bl?ser med stor kraft, ?ven om ingen kan se den, f?rmodligen sammansatt av partiklar som l?cker f?r att se dem. Vi kan k?nna saker p? avst?nd genom lukt, ljud och v?rme som sprider sig utan att synas.

Lucretius kopplar ihop sakers egenskaper med egenskaperna hos deras best?ndsdelar, d.v.s. atomer: flytande atomer ?r sm? och rundade, vilket ?r anledningen till att v?tska flyter s? l?tt och sipprar genom por?s materia, medan fasta atomer har krokar som h?ller ihop dem. P? samma s?tt ?r olika smakf?rnimmelser och ljud med olika ljudstyrka sammansatta av atomer med l?mpliga former - fr?n enkla och harmoniska till slingrande och oregelbundna.

Men Lucretius l?ror f?rd?mdes av kyrkan, eftersom han gav en ganska materialistisk tolkning av dem: till exempel tanken att Gud, efter att ha lanserat atommekanismen en g?ng, inte l?ngre st?r dess arbete, eller att sj?len d?r med kropp.

De f?rsta teorierna om atomens struktur

En av de f?rsta teorierna om atomens struktur, som redan har moderna konturer, beskrevs av Galileo (1564-1642). Enligt hans teori best?r materia av partiklar som inte ?r i vila, utan r?r sig i alla riktningar under inverkan av v?rme; v?rme ?r inget annat ?n partiklars r?relse. Strukturen av partiklarna ?r komplex, och om du ber?var n?gon del av dess materiella skal, kommer ljus att spruta inifr?n. Galileo var den f?rsta som presenterade, om ?n i fantastisk form, atomens struktur.

Vetenskapliga grunder

P? 1800-talet skaffade John Dalton bevis f?r existensen av atomer, men antog att de var odelbara. Ernest Rutherford visade experimentellt att en atom best?r av en k?rna omgiven av negativt laddade partiklar – elektroner.