Атомна теория

Атомната теория на Демокрит

Демокрит смятал, че ако режеш нещо наполовина отново и отново, накрая ще трябва да спреш. Той казва, че последното парче материя не може да се намали повече. Демокрит наричал тези малки парчета материя атоми, което означава "неделим". Той смятал, че атомите са вечни, никога не се променят и не могат да бъдат унищожени. Демокрит смятал, че между атомите няма нищо и че всичко около нас може да се обясни, ако разберем как работят атомите.

Някои други философи се съгласяват, а други не. Те не са имали възможност да експериментират, за да покажат дали теорията му е вярна или не.

Атомната теория на Бошкович

През 1758 г. Роже Джоузеф Боскович описва предшественик на атомната теория.

Атомната теория на Далтън

През 1803 г. английският учен Джон Далтън, роден в Къмбърланд, преработва теорията на Демокрит по следния начин:

1. Цялата материя се състои от атоми.
2. Атомите са неделими и невидими частици.
3. Атомите на един и същ елемент са от един и същи вид и маса.
4. Атомите, от които се състоят химичните съединения, са в определени пропорции.
5. Химичните промени са свързани с реорганизация на атомите, участващи в химичната реакция.

Далтън определя атома като основна единица на елемента, която може да участва в химично съединение.

Атомен модел на Томсън

През 1850 г. сър Уилям Крукс конструира "газоразрядна тръба", която представлява стъклена тръба с отстранен въздух и метални електроди в краищата, свързана към източник на високо напрежение. При създаване на вакуум в тръбата се наблюдава светъл разряд, който преминава от катода (отрицателно зареден електрод) към анода (положително зареден електрод). Крукс нарича това излъчване "катодни лъчи".

След експериментите с катодните лъчи сър Джоузеф Джон Томсън установява, че излъчваните лъчи се формират от отрицателни заряди, тъй като те се привличат от положителния полюс. Томсън знаел, че атомите са електрически неутрални, но установил, че за да се случи това, атомът трябва да има еднакво количество отрицателни и положителни заряди. Отрицателните заряди били наречени електрони (e-).

В съответствие с установените предположения за неутралния заряд на атомите Томсън предлага първия атомен модел, който е описан като положително заредена сфера, в която са инкрустирани електроните (с отрицателни заряди). Той е известен като модела на сливовия пудинг.

През 1906 г. Робърт Миликан определя, че електроните имат Кулонов заряд (C) от -1,6 * 10⁻¹⁹, което позволява да се изчисли масата им като малка, равна на 9,109 * 10 ⁻³¹kg.

По същото време експериментите на Юджийн Голдщайн през 1886 г. с катодни разрядни тръби му позволяват да установи, че положителните заряди имат маса от 1,6726 * 10 ⁻²⁷kg и електрически заряд от +1,6 * 10 C⁻¹⁹. Лорд Ърнест Ръдърфорд по-късно нарича тези положително заредени частици протони

Схематично представяне на модела Thomson.

Атомен модел на Ръдърфорд

През 1910 г. новозеландският физик Ърнест Ръдърфорд изказва идеята, че положителните заряди на атома се намират предимно в центъра му, в ядрото, а електроните (е) - около него.

Ръдърфорд показва това, когато използва източник на алфа-радиация (от хелий), за да удари много тънки златни листове, заобиколени от абажур от цинков сулфид, който произвежда видима светлина, когато е ударен от алфа-радиацията. Този експеримент е наречен експеримент на Гайгер-Марсден или експеримент със златно фолио

До този момент са ясни основните елементи на атома, както и откритието, че атомите на даден елемент могат да се срещат в изотопи. Изотопите се различават по броя на неутроните в ядрото. Въпреки че този модел е бил добре разбран, съвременната физика се е развила още повече и съвременните идеи не могат да бъдат лесно разбрани. Някаква представа за съвременната атомна физика можете да намерите в линковете в таблицата по-долу.

Атомен експеримент на лорд Ърнест Ръдърфорд

Съвременна физика

Атомите не са елементарни частици, тъй като са изградени от субатомни частици като протони и неутрони. Протоните и неутроните също не са елементарни частици, защото са съставени от още по-малки частици, наречени кварки, свързани помежду си с други частици, наречени глуони (защото те "слепват" кварките в атома). Кварките са елементарни частици, защото те не могат да бъдат разградени повече.