Первая квантовая теория атома

1. Первоначальное понимание структуры атома
2. Первая атомная теория о структуре вещества
3. Квантовая теория структуры атома

Объекты природы, как живые, так и неживые, состоят из мельчайших частичек – атомов. Первым о такой структуре веществ упомянул мыслитель Древней Греции Демокрит. Он предположил, что все вещества состоят из атомов, самых мельчайших частичек. Лишь ряд открытий конца XIX века показал, что атом обладает сложной структурой и содержит внутри себя еще более мелкие частички. Данные открытия показали, что

Демокрит ошибался по поводу атома, как мельчайшей частички вещества, и на самом деле существуют еще более мелкие частички.

Первоначальное понимание структуры атома

Демокрит предлагал такую модель, для понимания сущности атома. Если взять яблоко, разрезать его пополам, потом одну из частей разрезать еще на кусочки, потом кусочки разделить и так, пока не дойдем до мельчайшего кусочка, тогда этим мельчайшим кусочком и будет атом. При чем этот атом сохранит все качества первоначального фрукта.

Демокрит выдвинул несколько положений об атомах:

• об их вечном существовании;
• о том, что размеры атомов измерить практически невозможно, из-за того, что они очень маленькие;
• о том, что все атомы одинаковы, их отличие лишь в форме. К примеру, атомы воды имеют гладкую форму, поэтому она обладает текучестью, атомы железа с зубчиками, при помощи которых они скрепляются друг с другом.

Древнегреческих философов, поддерживающих теорию Демокрита о мельчайших неразделимых частичках, назвали атомистами.

Атомизмом является натурфилософская теория о том, что все вещи состоят из самых мелких, химически неделимых, частичек, называемых атомами.

Атомной теорией есть теория физики, предполагающая, что все тала и вещества, что окружают нас, состоят из самых мелких частичек – атомов, соединенных друг с другом при помощи электрических и ядерных сил.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Часть мыслителей были на стороне атомизма, и они действительно считали атомы фундаментальными частичками, которые не делятся. Мыслители Древней Греции средних времен считали, что вещества включают две составляющих: неделимые атомы, соединенные между собой, и некоторое пространство между ними.

Поэтому атомы называли корпускулами, то есть вечными неразрушимыми частичками. Данная позиция описана в работах Левкиппа и Демокрита, но никаких доказательств ее достоверности не было найдено на то время.

Первая атомная теория о структуре вещества

В начале XIX века известный ученый Джон Дальтон вернулся к теории атомизма и практически доказал существование атома. Он доказал, что атомы есть химическими элементами, что они неделимы и не могут быть созданы заново, а также их невозможно разрушить при помощи химических преобразований. Он считал, что в ходе химической реакции может лишь меняться расположение атомов, но не они сами. Заслугой Дальтона также является то, что он ввел «атомный вес» и первый высчитал атомные веса многих химических элементов.

Он придумал первую таблицу, содержащую веса атомов, заложив базу для первой атомной теории о структуре вещества.

Джон Дальтон был очень известным физиком в те времена, он произвел ряд физических и химических открытий. Джон Дальтон известен до сегодняшнего дня, так как изучил болезнь цветовой слепоты, которая и была названа его именем – дальтонизм. Дело в том, что он сам страдал этой болезнью, поэтому исследовал описал этот зрительный дефект. Джон Дальтон вывел ряд законов, таких как: закон парциальных давлений, закон растворимости газов в жидкостях, закон кратных отношений. Также он изучал процесс полимеризации.

Невзирая на такие громкие открытия, вопрос со структурой атома не ставился, и никто не пытался исследовать его структуру, так как все считали, что он неделим и есть самой мельчайшей частичкой.

Только в конце XIX века, при изучении катодных лучей, английский ученый Дж. Томсон сделал вывод о том, что все атомы содержат заряженные отрицательно частички, которые назвали электронами. Значительным достижением Томсона есть его доказательство, что абсолютно все частички, что образуют катодные лучи, есть одинаковыми и являются частичками вещества. В начале XX века он выдвинул первую модель атома в виде «пудинга с изюмом».

Представления Томсона состояли в том, что атом заполнен положительным зарядом и в нем точечно размещены отрицательно заряженные электроны, как изюминки в пудинге.

Известный ученый Нильс Бор из Дании высказал мнение о том, что микромир нельзя описать теми же законами, что и макротела. Он предложил квантовать величины, что описывают макроскопические тела, то есть считать, что они могут применяться в определенных дискретных значениях.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Бор назвал законы микромира квантовыми законами. Данные законы тогда еще не были определены наукой, но Бор вывел три постулата, что впоследствии стали основой для формирования тройной теории движения микрочастиц. Ее назвали квантовая механика.

Первый постулат Бора гласил о том, что система атомов может пребывать в стационарном или квантовом состоянии, каждому из которого присуща соответствующая энергия. Если атом пребывает в стационарном состоянии, то он не излучает энергию.

Второй постулат Бора гласит, что атом излучает свет только в том случае, если он переходит из оного стационарного состояния с огромной энергией в другое стационарное состояние с очень маленькой энергией.

Квантовая теория структуры атома

На смену постулатам Бора пришла квантовая теория, которая учла волновые свойства электронов и прочих составляющих частичек атома.

В основе современной атомной теории лежат такие положения:

• Электронам характерна корпускулярно-волновая структура. То есть они одновременно ведут себя как частички и как волны. Все электроны имеют собственную массу и заряд, но при движении проявляют волновые характеристики (к примеру, они способны к дифракции). Скорость движения электрона и длина его волны связаны формулой де Бройля:

\(λ={h\over mv}\) ,
где \(mv\) – масса электрона.

• Для электронов практически сложно одномоментно определить скорость и зафиксировать координату. Чем правильнее будет показатель скорости движения электрона, тем размытие информация о его координате. Данный принцип получил название неопределенность Гейзенберга и описывается следующей формулой:

\(∆xm∆v={h\over 2},\)
где \(∆x\) – неопределенность местоположения координаты;
      \(∆v\) – погрешность определения скорости.

• Электроны внутри атомов не перемещаются по определенным орбитам, они могут находиться в любом месте пространства, расположенного вокруг ядра. Однако вероятность расположения атома на том или ином расстоянии от ядра различна. Наибольшая вероятность расположения электрона в околоядерном пространстве, которое названо орбиталью.
• Ядро любого атома состоит из протонов и нейтронов. Количество протонов в ядре атома определенного химического элемента равно его порядковому номеру в таблице Менделеева, а суммарное количество протонов и нейтронов равняется его массовому числу.

Известно, что последнее положение первой квантовой атомной теории было сформировано в начале XX века на основании открытий протона Резерфордом и нейтрона Дж. Чедвиком. Вышеперечисленные положения стали базой для более совершенной теории, детально описывающей движение микрочастиц, которая получила название квантовая механика. За значительный вклад в развитие данной науки некоторые ученые удостоились Нобелевской премии. К этим ученым относятся Гейзенберг, Шредингер, Дирак, Л. де Бройль.

С точки зрения математики квантовая механика считается очень сложной и громоздкой, но основная сложность этой науки заключается скорее в том, что все микропроцессы, происходящие на уровне микромира, не способен своими органами чувств воспринять человек. Мы не имеем возможности увидеть эти процессы, так как они резко отличаются от явлений макромира.