§ 45. Строение атома

Каков структурный состав атома?

Как можно определить заряд атомного ядра химического элемента?

Каков заряд ядра гелия?

1. О сложном строении атома, о наличии внутри атомов электрических зарядов знали учёные ещё в XIX в. В 1897 г. английским физиком Джозефом Джоном Томсоном (1856— 1940) был открыт электрон — частица с наименьшим электрическим зарядом. Он же предложил в 1903 г. одну из первых моделей строения атома. По предположению Дж. Томсона, атом представляет собой шар, заполненный положительно заряженным веществом, в который вкраплены электроны. Эту модель атома не случайно называли «кексом с изюмом», в котором роль изюминок играли электроны. Число электронов должно было быть таким, чтобы их суммарный заряд был равен по модулю положительному заряду шара. Диаметр атома составляет примерно 10^-10 м.

Модель атома, предложенная Томсоном, просуществовала в науке около 10 лет и вполне успешно объясняла целый ряд физических явлений: электризацию, электрическую проводимость и др. Однако она нуждалась в экспериментальной проверке.

2. Вторая модель строения атома, появившаяся в результате экспериментального изучения внутренней структуры атома, была предложена в 1911 г. английским физиком Эрнестом Резерфордом (1871 —1937). Напомним, что согласно этой модели в центре атома расположено положительно заряженное ядро, вокруг которого движутся электроны. По аналогии со строением Солнечной системы эту модель называют планетарной моделью атома. Поскольку масса электрона очень мала (в несколько тысяч раз меньше массы атома), практически вся масса атома сосредоточена в ядре. Так как атом электрически нейтрален, то заряд ядра равен модулю суммарного заряда электронов.

3. Основанием для создания планетарной модели атома были результаты экспериментов, проводившихся в 1908—1911 гг. под руководством Резерфорда. Исследовалось рассеяние α-частиц (ядер гелия) металлической фольгой.

Схема опытов Резерфорда показана на рисунке 134. Радиоактивный элемент, излучающий α-частицы, помещался внутрь свинцового цилиндра 1. Вылетев из сосуда через узкий канал, α-частицы проходили сквозь тонкую металлическую фольгу 2 толщиной около 10^-6 м и попадали на полупрозрачный экран 3, покрытый специальным веществом.

Схема опытов Резерфорда

Столкновение каждой частицы с экраном вызывало вспышку света, которую можно было наблюдать в микроскоп 4. Весь прибор помещали в сосуд, из которого был откачан воздух.

Окончание >>>