Атом құрылысы туралы көзқарастардың даму тарихы

“Атом”түсінігі б.э.д 500-200 ж.ж ежелгі грек философтарының қоршаған әлем құрылымы жайлы түсініктер жүйесі ретінде пайда болды. Левкипп әлем өте кішкентай бөлшектер мен бос кеңістіктен тұрады деп тұжырымдады. Демокрит бұл бөлшектерді атомдар (“бөлінбейтін”) деп атады және олар мәңгілік, үнемі қозғалыста болады деп есептеді. Атомдар өлшемдері өте кішкентай болғандықтан, оларды өлшеу мүмкін емес деген жорамал айтылды. Атомдар пішіні, сыртқы өзгешеліктері денелерге белгілі қасиеттер береді деп есептелді.

Резерфордтың атомдық моделі.

Резерфордтың ұсынған атомның планетарлы моделі бойынша атом оң зарядталған ядродан және электрондардан тұрады, олар ядро төңірегінде белгілі орбитамен планета жүйесіндегі қозғалыс сияқты қозғалады.

Ядро құрамына кіретін оң зарядты бөлшектер протондар деп аталады. Ядро құрамында олардан басқа бейтарап бөлшектер нейтрондар болады, массасы протон массасына тең.

Резерфорд оң зарядты ядроға сандық баға бере отырып, мынадай формула берді:

Бұл жерде, z – ядро заряды; А – атом массасы; е^- – элементарлы заряд.

Электронның орбиталы қозғалуы кезіндегі күштердің әсерін мына схема арқылы көрсетуге болады:

- кулондық күштің ядроға тартылуы;

- кинетикалық күші;

z - атом ядросының заряды;

e – электрон заряды;

r –орбита радиусы;

m – оның массасы;

v – қозғалыстың жылдамдығы.

Жоғарыда көрсетілген екі түрлі күштің тең болуына байланысты орбита арқылы электрондардың айналуына мүмкіншілігі бар:

немесе

Ядроны қоршаған барлық электрондардың жиынтығы – атомның электрондық қабаты деп аталады.

Классикалық электродинамика заңдарына сәйкес ядроны айнала қозғалып жүрген электрон үздіксіз сәуле шығарудың нәтижесінде өз энергиясын бірте-бірте азайтып немесе өзінің кинетикалық энергиясын тауысып ақырында спиральды траектория қозғалысында ядроға құлап түсуі керек.

Бұл жағдайдан шығу жолы көп уақытқа дейін анықталмай келді: атом құрлысын зерттеуге жаңа физикалық идеялар, атап айтқанда, квант теориясын қолдану нәтижесінде көптеген физикалық және химиялық заңдылықтарды зерттеуге мүмкіндік туды. Электронның үздіксіз энергия шығаруы бұл жағдайда энергияның бірте-бірте азаюына сәйкесті элементтердің атом спектрі біртұтас болуы қажет.

Спектр атомның белгілі сипаттамаларының бірі және оның ішкі құрылысын көрсетеді. Негізінен барлық дерлік элементтердің атом спектрлері – сызықша тәріздес.

Планетарлы модельдің бұл қайшылықтарын Н.Бор Планк–Энштейн квантты теориясын қолданып түзетті.

Бұл теория бойынша заттар энергияны белгілі порциялар – кванттар түрінде сіңіреді немесе бөліп шығарады. Квант энергиясы тербелу жиілігіне (ν) пропорционалды

E = h·ν (4) ν – сәулелену жиілігі, h - Планк тұрақтысы.

Нильс Бор теориясының негізі мынадай постулаттар арқылы анықталады:

1. Атомдағы электрон қозғалысы берік дербес тұрақты орбита бойынша жүреді. Осындай тұрақты орбита бойынша айналғанда электрон энергия бөліп шығармайды. Электрон қозғалысының берік болу шамасын мына формуламен көрсетуге болады:

m - электрон массасы;

v – оның жылдамдығы;

r – орбита шеңберінің ұзындығы (радиусы);

n - бүтін саны; r мөлшері n бүтін санмен анықталады, 1²:2²:3²...n² орбита радиусы бүтін сандар квадраты.

Бор постулаты бойынша электрон энергиясы (кинетикалық және потенциалдық энергияның қосындысы) мынаған тең

m - электрон массасы;

e - оның заряды;

h - Планк тұрақтысы;

n – кез-келген бүтін сан бірден шексіздікке дейін: n=1,2,3...∞. Электрон орналасқан орбита мен электрон өтетін орбитаның арасы неғұрлым алыс болса, бұл жағдайда сәулелену жиілігі көп болады.

Электрондардың бір орбитадан екінші орбитаға көшу кезіндегі сәулелену жиілігін есептеп шығаруға болады.

Электрон қалыпты күйден қозған күйге көшкенде энергия квант түрінде сіңіріледі, ал ол қозған күйден қалыпты күйге көшкенде энергия бөлініп шығады.

2.Бордың екінші постулатының математикалық өрнегі:

Е_n1 – E_n2 = hv

немесе

E₁ - E₂ = hv

n₁ > n₂ бұл жағдайда квант энергиясы бөлінеді, электрон ядроға жақындайды, энергиясы аз орбитаға көшкен кезде айқындалады.

n₁ < n₂ бұл жағдайда энергия сіңіріледі, электрон ядродан алыстайды.

Электрон ядродан алысырақ орбитадан ядроға жақын орбитаға көшкенде энергия азаяды, бұл жағдайда көшу салдарынан бір квант энергиясы бөлінеді.

Жоғарыдағы берілген 3-теңдеуді есепке алып, мынадай теңдеу жазамыз:

r – орбита радиусы.

Атом құрылысын түсіндіру мақсатында 1913ж. Нильс Бор планетарлық модель мен жарықтың кванттық теориясын біріктіріп, жаңа теория ұсынды.

Date: 2015-11-13; view: 2412; Нарушение авторских прав