Строение атома

  Автор:
  3146

Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались бы уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это атомная гипотеза: все тела состоят из атомов – маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В одной этой фразе содержится невероятное количество информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения и соображения.

Ричард Фейнман. Лауреат Нобелевской премии.

К началу XX в. накопилось достаточно фактов, указывающих на сложное строение атома. Первая модель атома была предложена в 1903 г. Томсоном (“пудинг с изюмом”).

атом томсона

Модель атома Томсона оказалась в противоречии с результатами опыта Резерфорда по исследованию распределения положительного заряда в атоме при бомбардировке его a -частицами.

опыт резерфорда

Схема опыта Резерфорда по рассеянию a-частиц на золотой фольге. K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M – микроскоп.

результаты опыта резерфорда

а) результат, который ожидал увидеть Резерфорд.
b) наблюдалось в действительности.
a -частицы представляют собой ядра атома гелия примерно в 8000 раз больше массы электрона. Имеют положительный заряд равный удвоенному заряду электрона и скорость 1/15 скорости света.
Сопоставляя результаты опыта, Резерфорд высказал гипотезу:
 
1.  В атоме есть пустоты.
2  В атоме есть массивная положительно заряженная частица (ядро).
3. В атоме электроны обращаются вокруг ядра.
 
На основании данной гипотезы им была предложена планетарная модель атома.
планетарная модель атома
Данная модель оказалась в противоречии с классической физикой.
Классическая физика указывает на то, что движущийся ускоренно по орбите электрон должен непрерывно излучать энергию и упасть на ядро за время порядка 10-8 с.
Законы классической физики оказались не применимы для объяснения существования атома.
Выход из затруднительного положения нашел датский ученый Н.Бор. В основу своей теории Н.Бор положил два постулата.
постулаты бора
На основе данных постулатов он предложил качественно новую модель атома, получившую название модель Резерфорда-Бора. Согласно этой теории электрон, вращающийся вокруг ядра, должен изменять свою энергию в момент перехода с одной разрешенной орбиты на другую не плавно, а скачком (дискретно).
модель атома бора
Модель атома водорода с боровскими орбитами.
Для наглядного представления возможных энергетических состояний атомов, используетсяэнергетическая диаграмма.
Переходы из одного стационарного состояния в другое на энергетической диаграмме обозначаются вертикальными стрелками.
Выбор начала отсчета энергии атома от 0, что соответствует отрыву электрона от ядра.
 
n=1 – основное состояние атома
 
k=n+1 возбужденное состояние атома (n=1,2,3,…..).
Боровских орбит в атоме в действительности не существует. Это всего лишь условный геометрический образ,  удобная модель для объяснения свойств атома водорода.
Постулаты Н.Бора позволили объяснить происхождение линейчатых спектров излучения и поглощения водорода.
Квантовые переходы на энергетической диаграмме позволяют объяснить появление различных спектральных серий водорода, как в видимой части спектра, так и в ультрафиолетовой и инфракрасной областях.
pic7
I – серия Лаймана
II – серия Бальмера
III – серия Пашена
IV – серия Брекетта
V – серия Пфундта
Атомы поглощают или излучают различные кванты энергии, поэтому во всей совокупности атомов происходят различные квантовые переходы и в спектре водорода наблюдются одновреммено все спектральные серии.
Экспериментальное подтверждение правильности основных положений квантовой теории Н.Бора явился опыт Франка и Герца (1913 г.), который показал, что передача энергии от электрона к атомам ртути происходит дискретно.


Опорный конспект к уроку:

опорный конспект строение атома

Краткие итоги:

К началу XX в. накопилось достаточно фактов, указывающих на сложное строение атома. Первая модель была предложена в 1903 г. Томсоном. Но она оказалась в противоречии с результатами опыта Резерфорда по исследованию распределения положительного заряда в атоме. Сопоставляя результаты опыта, Резерфорд высказал гипотезу на основе, которой им была предложена планетарная модель атома. Данная модель оказалась в противоречии с классической физикой.

Выход из затруднительного положения нашел датский ученый Н. Бор. В основу своей теории Н. Бор положил два постулата. На основе данных постулатов он предположил качественно новую модель атома, получившую название модель Резерфорда-Бора. Согласно этой теории электрон, вращающийся вокруг ядра, должен изменять свою энергию в момент перехода с одной разрешенной орбиты на другую не плавно, а скачком.

Постулаты Н. Бора позволили объяснить происхождение линейчатых спектров излучения и поглощения.

Экспериментальное подтверждение правильности основных положений квантовой теории Н. Бора явился опыт Франка и Герца.

Объяснив строение атома водорода, теория Бора была не с состоянии объяснить строение других атомов. В результате пересмотра теории Бора Л. де Бройль высказал гипотезу о волновых свойствах частиц. Впервые экспериментально К. Девидсон и Л. Джермер в 1927 г. обнаружили волновые свойства электрона.

 

Интересная статья? Поделитесь ею пожалуйста с другими: