nekrasovI (1114433), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

До работ с катодными лучами считалось, что количество электрис чества может изменяться йепрерывно. После этих работ стали склоняться к противоположному мнению. Уже в конце Х1Х века удалось получить приблизительно правильную оценку величины наименьшего возможного количества электричества. Этот мельчайший заряд — «атом электричестваэ — соответствует по величине заряду электрона. Представление об атомистической природе электричества, согласно которому каждый электрический заряд составляет целое кратное от заряда электрона (е) с тем или иным знаком, является в настоящее время общепринятым." Опыты с нагреванием и освещением металлов показывают, что наиболее легко удаляемыми частямн атомной структуры являются именно электроны.

Последние заряжены отрицательно, а атом в целом нейтрален; следовательно, внутри самого атома отрицательный заряд должен как-то компенсироваться положительным. Учитывающая это атомная модель была предложена Томсоном (1904 г.) на основе представления о положительном заряде, равномерно распределенном во всем объеме атома и нейтрализуемом электронами, вкрапленными в это «море положительного электричества». Она не успела подвергнуться детальной разработке, так как была опровергнута работами Резерфорда. Резерфорд проводил опыты с а-частицами. Масса каждой из них равна 4 единицам атомного веса (тогда как масса электрона составляет лишь '/1вео такой единицы). Заряд их положителен и по абсолютной величине равен удвоенному заряду электрона.

Прн радиоактивном распаде атома а-частицы вылетают с большой начальной скоростью. Схема опытов показана на рис. П1-6. Узкий пучок сс-частиц направлялся на тонкий металлический листочек М. Следить за их дальнейшим поведением можно было, передвигая по дуге Д приспособление Р, регистрирующее а-частицы. Оказалось, что большинство а-частиц й 2.

Слонсность струк~уды атома Рис. 111тб Отклонения а-настин ядром. проходит сквозь листочек без отклонения, часть отклоняется на различные углы, а некоторая ничтожная доля, примерно 1 частица на каждые !0000, отскакивает почти в обратном направлении.ь Результаты этих опытов, особенно отскоки частиц обратно, невозможно истолковать на основе модели Томсона. В самом деле, летящая с большой скоростью и обладающая относительно большой массой при двойном положительном заряде а-частица может быть резко отброшена назад только в том случае, если она встретит на своем пути препятствие, обладающее большим, сконцентрированным в одном месте положительным зарядом. Распределенный по всему объему атома положительный заряд таких отклонений дать ие может.

лг Кроме того, каждая а-частица на своем пути лт через металлический листок дочжна пройти сквозь множество атомов, а резкие отскоки наблюдаются лишь весьма редко. Это также заставляет предполагать, что пространство в ато- Рис. 111-6 Схеме опыта ме вовсе не сплошь заполнено положительным Ре ерфордн. электричеством. На основании результатов опытов Резерфорда объем положительно заряженной части атома, его кадра», оценивался примерно следующим образом. Если представить себе атом увеличенным до размеров шара с диаметром в !О лс, то ядро имело бы размеры булавочной головки.

Поэтому громадное большинство а-часп1ц и не отклоняется от прямолинейного пути, несмотря на то что каждая из них пролетает сквозь много тысяч атомов.' Отклонения испытывают лишь а-частицы, пролетающие достаточно близко к ядру одного из встречаемых иа пути атомов (рис. 1П-7). При этом отскакивают обратно только те, которые прямо налетают на ядро. Подсчет относительного числа таких отскоков н позволил оцепить размеры ядра. Опыты с а-частнцами дали, однако, еще больше — они позволили приблизительно оценить также и величину положительного заря° ядра да ядер различных атомов.

В самом деле, отклонения а-частиц должны быть выражены тем сильнее, чем больше положительный заряд ядра. Результаты подсчетов показали, что этот заряд равняется наименьшему электрическому заряду (е), помноженному на число, соответствующее приблизительно и о л о в и н е атомного веса рассматриваемого элемента. Основываясь на своих исследованиях, Резерфорд в 1911 г. предложил новую, епланетарную» модель, уподоблявшую атом солнечной системе. В центре должно было находиться очень маленькое положительно заряженное ядро, заключающее в себе почти всю массу атома, а вокруг ядра — располагаться электроны, число которых определяется значением положительного заряда ядра. Однако подобная система может быть устойчивой только в том случае, если электроны движутся, так как иначе онн упали бы на ядро.

Следовательно, электроны атома должны находиться приблизительно,в таком же движении вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца.' Правильность п.чанетарной модели атома была вскоре подтверждена дальнейшими опытами с а- и р-частнцагни, пути которых стало возможным видеть и фотографировать благодаря разработанной в 1911 г. Вильсоном конденсациониой камере. Принцип ее действия основан на том, что при охлаждении насыщенного паром воздуха капельки тумана 70 ' !П.

Основные представления о внутреннем строении вещества плахи»инна Рис. П1-!О. Пути двух о-части!ь Рис. П1-9. Снимок концов путей о- и р-чистись прежде чем выбивает электрон, а а-частица проходит сквозь 500 тыс. атомов, не подходя более двух или трех раз к какому-либо ядру настолько близко, чтобы претерпеть заметное отклонение. Это убедительно доказывает, что ядра и электроны заполняют ничтожно малую часть занимаемого атомом пространства; фактический общий объем ядер всех атомов человеческого тела составляет лишь миллионную долю кубического миллиметра.

Лополненил 1) «Физнческвя химия — ивукз, которая должна ив осиоввини положений н опытов физических объяснить причину того, что происходит через химические операции в сложных телах». Такое определение дает й!. В. Лоионосов в своем *Курсе истинной физической химии» (!752 г.). Кзк н во многих других случаях, он опередил со- образуются почти исключительно вокруг посторонних частичек, особенно электрически заряженных. Кондеисационная камера (рис. П1-8) имеет сверху н частично с боков стеклянные стенки, а снизу поршень, при быстром выдвижении которого содержашийся:в ней влажный воздух несколько охлаждается за счет расширения. Если воздух был перед опытом тщательно освобожден от пыли, то образование тумана не наблюдается.

Иначе обстоит дело при прохождении через камеру а- или р-частиц. И те и другие выбивают электроны из встречных молекул, « - аслич Я Г>пелли создавая тем самым множество заряженных частиц. Вокруг последних тотчас образунзтся капельки т>мана, ясно обозначаюшие весь пройденный сс- или р-частицей п>ть. Тяжелая а-частица, выбивая из молекулы Г ив пвригенв электрон. не изменяет своего прямолинейного движения; замегное отклонение ее происходит лишь тогда, когда она пролетает вблизи ядра одного из атомов.

1-1аоборот, легкая ()-частица при выбивании электронов н сама изменяет свой путь (особенно, когда скорость ее уменьшается). На рис. П1-9 приведена сделанная в конденсационной камере фотография концов путей а- и ))-частиц, а на рис. П1-!Π— дв>х п-частиц. Обычным является прямолинейный путь, который заканчивается, когда скорость сх-частицы уменьшается настолько, что она перестает выбивать электроны из встречных молекул.

Путь, подобный верхнему, встречается на фотографиях крайне редко. Первое искривление на нем соответствует отклонению вследствие пролегания вблизи ядра атома, второе — столкновению с другим ядром. Произведенные на основании подобных фотографий подсчеты показали, что ()-частица пролетает в среднем сквозь 10 тыс. атомов, б у. Сложность структуры атома временную ему ыауку более чем на сголетые. Следующвй по зремены курс фвзаческой ламин чвтэлся Н. Н. Бекетовым (186$ г.).

Важность даыыой дисциплины была широко осознана лашь к концу Х1Х века. Вопрос о внутреыыем строении атомов з молекул интересовал уже М. В. Ломоносова. чВо тьме должны обращаться фнзыкн, а особлнзо химики, не зная анутренвего ыечувстзнтельных частиц строеквяэ.— писал оы, ставя перед наукой будущего ,те задачи, которые разрешаются в настоящее время хымической фызнкой. 2) Различие между фыэнческой химией ы хымыческой физыкой до ызвестыой стевени условно (и вторую часто включают в первую).

Вместе с тем каждан из ннх может быть довольно четко отграыыченз от другой: предметом фязнческой хямыи (классической) является суммарное рассмотреиые хнмнческнх процессов, протекающих с одновременным участием и н о ж е с т з а честац. тогда как предметом химической фвзнки — рассмотреаае о тдельыых частиц ы взаимодействий между нвмк, т. е. 4 элементарных процессов. 3) Первое точное определение заряда электрона было произведено з 1911 г., прнчем метод ясследозания асио- рес.

гг1-и. Оуеяз езреаеэезмеался ыа наблюдеина за поведением мельчайшвх Ячз 'чс'а" зд'"тэч" ц капелек распыленного масле в электрнческом пола. Если в пространство А между двумя злектродамы (рыс. Ш-11) ввести ыебольшое число таких капелек, то за каждой ыз ынх можно следыть через снабженный шкалой микроскоп М. Под действвем силы тяжеств капелька опускаются зинз тем быстрее, чеи они тяжелее.

Характеристики

Список файлов книги