МИР АТОМА

СТРОЕНИЕ АТОМА

Вот каково строение атома по современным представ­лениям: вокруг крошечного ядра атома, заряженного по­ложительно и обладающего большой массой, движутся лёгкие, отрицательно заряженные электроны. Они не уле­тают от ядра, так как притягиваются к нему электриче­скими силами, действующими между положительно заря­женным ядром и отрицательно заряженными электро­нами.

Изучение опытов по рассеянию альфа-частиц в веще­стве дало возможность определить заряд ядра.

Оказалось, что число положительных зарядов в атом­ном ядре, равных по величине (но обратных по знаку!) заряду электрона, в точности равно номеру, который имеет атом в таблице Менделеева. А так как атом ней­трален, то значит, и число электронов, вращающихся во­круг ядра, равно номеру атома в таблице Менделеева.

Из опытов по рассеянию альфа-частиц оказалось воз­можным сделать также заключения и о размерах атом­ных ядер. Вычисления показали, что диаметры атомных ядер в десятки тысяч раз меньше диаметров атомов.

Если атом увеличить в тысячу миллиардов раз, то при этом его ядро увеличится до размера булавочной головки. Электроны же будут вращаться вокруг него на расстоя­ниях в сто метров и больше.

Таково строение атома, который в течение долгих ве­ков представлялся учёным непроницаемым и неделимым!

Практически вся масса атома сосредоточена в ядре, которое в тысячи раз тяжелее принадлежащих атому электронов.

Как же велика плотность вещества в ядре?

Если бы можно было наполнить один кубический сан­тиметр ядерным веществом, то вес его составил бы около ста двадцати миллионов тонн! Кубик с ребром в два мил­лиметра, наполненный ядерным веществом, весил бы столько же, сколько весят сто крейсеров (рис. 13)!

Мы никогда не имеем дела с такими плотностями. Тя­жёлая ядерная материя распылена на крохотные ядра, сравнительно очень удалённые друг от друга.

Электроны, вращающиеся вокруг ядра, довольно лег­ко отнять от атома. Это можно сделать множеством спо­собов, например, как было уже сказано раньше, освещая газ ультрафиолетовыми или рентгеновыми лучами, разогревая вещество или пропуская через газ электриче­ский ток.

Всё это не значит, однако, что утверждения учёных прошлых веков об огромной устойчивости атомов и не- превращаемости элементов лишены всякого смысла.

Атом может потерять электрон, но ядро его остаётся неприкосновенным. Пройдёт больше или меньше времени, и лишённый электрона, т. е. положительно заряженный,

Атом притянет какой-либо свободный электрон, присоеди­нит его к себе и снова превратится в обычный нейтраль­ный атом — ведь все электроны в точности одинаковы и замена одного другим никак не скажется на атоме.

Когда атомы вступают в соприкосновение друг с дру­гом, сталкиваясь и разлетаясь или образуя прочные, устойчиво связанные молекулы, изменения в своём дви­жении испытывают только наружные наиболее удалённые от ядра электроны. В строении внутренних электронных оболочек, а тем более ядра, не происходит никаких изме­нений. Но если химические свойства атомов зависят от наружных электронов, то «хранителем» его химических свойств является ядро — ведь от ядра зависит, сколько электронов будет у атома. А добраться до ядра не так-то просто. Именно поэтому в течение многих веков предше­ственники химиков — алхимики — не могли решить задачу превращения одних элементов в другие. Только в наше время и не химическими, а физическими способами, после того как было разгадано строение атомов, была ре­шена эта задача. Но об этом мы расскажем ниже. Сейчас же нам предстоит познакомиться подробнее со строением атома.

Итак, «обстрел» атомов дал возможность определить размеры и положение основной массы атома — его ядра. Но важнейшие свойства атома, в особенности его химиче­ские свойства, определяются окружающими ядро элек­тронами, или, как принято говорить, электронной оболоч­кой атома.

Откуда же можно получить более подробные сведения о строении электронной оболочки атома? Как узнать, на каких расстояниях и с какими скоростями движутся элек­троны вокруг ядра?

Оказывается об этом очень подробно «рассказывает» сам атом. Нужно только научиться понимать его очень красочный «язык», то-есть научиться разбираться в свете, излучаемом атомом. Но для этого нам раньше нужно по­знакомиться с тем, что такое свет.