Łączna liczba wyświetleń

piątek, 1 maja 2015

Tajemnice atomu cz. 1


          Myli się ten, kto uważa Starożytność za okres o niskiej kulturze i myśli naukowych. Oczywiście nie dysponowano, jak dzisiaj, wyszukaną aparaturą, ale proces myślowy, intuicyjny, zdroworozsądkowy był imponujący. Przykładem może być myśl  greckiego filozofa Leucypa z Miletu z V w. przed Chr., który w swoich piśmie zapisał, że materia zbudowana jest z małych, niepodzielnych, niezmiennych i nieprzenikliwych cząstek (atomów), otoczonych próżnią i różniących się między sobą kształtem, położeniem i porządkiem. Atomy obdarzone są odwiecznym ruchem, popychając się i łącząc w znane nam rzeczy. Leucyp jest uważany za twórcę atomizmu. Drugi filozof  Demokryt z Abdery  (ok. 460–370 przed Chr.)  stworzył system filozofii materialistycznej. Szerzył tezę o nieciągłości materii (istnieją tylko atomy i próżnia) – twierdził, iż składa się ona z niepodzielnych atomów, a jedynym co nieskończone jest próżnia. Intuicja filozofów była słuszna.
          Od tego czasu upłynęło prawie 2 tysiące lat, aby wrócić do tematu budowy materii. John Dalton (1766–1844) zauważył, że własności gazów najlepiej dają się wytłumaczyć przy założeniu, iż są one zbudowane z atomów. Stwierdził, iż związek chemiczny zawsze zawiera te same ilości wagowe składających się nań pierwiastków. Na początku XIX w. zrewolucjonizował naukę, ogłaszając teorię atomistyczną budowy materii. Wstępne elementy koncepcji Daltona opublikowane zostały przez szkockiego chemika Thomasa Thomsona (1773–1852) w roku 1804, natomiast pełną pracę opublikował Dalton w roku 1808.
Podstawowe założenia teorii Daltona:
  • Materia złożona jest z niepodzielnych atomów
  • Wszystkie atomy jednego pierwiastka mają identyczną masę i pozostałe właściwości
  • Każdy pierwiastek zbudowany jest z niepowtarzalnych atomów, różniących się od innych masą
  • Atomy są niezniszczalne i nie podlegają przemianom podczas reakcji chemicznych, zmienia się tylko ich wzajemne ułożenie i powiązanie
  • Cząsteczka związku chemicznego składa się ze skończonej i niewielkiej liczby atomów różnych pierwiastków.
          W pierwszej połowie XIX wieku Michael Faraday (1791–1867), angielski fizyk i chemik zauważył, że jeśli przyłączy się do baterii dwie elektrody: anodę i katodę umieszczone w szklanej bańce pozbawionej powietrza to obszar wokół katody zaczyna świecić. Promienie te nazwano katodowymi[1]. Promieniami zainteresował się niemiecki fizyk Wilhelm Konrad Roentgen (1845–1923). Wykrył, że oprócz promieniowania katodowego emituje się inne promieniowanie przenikające przez papier, drewno, gumę i inne substancje. Barierą dla niego był ołów. Promienie te nazwane zostały promieniami X[2].
          W 1896 roku wątpliwości te rozwiał fizyk angielski Joseph John Thomson (1856–1940). Ponieważ atomy są elektrycznie obojętne, elektrony o ładunku ujemnym z nich emitowane sugerowały istnienie w atomie ładunku dodatniego.
          Na początku XX wieku (1910) Rutherford (1871–1937) zasugerował, że atom wcale nie jest niepodzielny i  że składa się z  jądra i  elektronów, które krążą po orbitach, w taki sam sposób, jak planety wokół Słońca. Koncepcja ta budziła wiele kontrowersji, gdyż prawa fizyki, jakie wówczas znano, nie dopuszczały możliwości istnienia takiego atomu. Krążące ładunki elektryczne powinny wypromieniowywać energię i w ułamku sekundy spadać wzdłuż spiralnego toru na jądro. Rozwiązanie tego problemu polegało na skwantowaniu energii elektronów w atomach, które zaproponowane zostało przez Nielsa Bohra (1885–1962). Postulował on, że elektrony w atomach mogą mieć tylko pewne ściśle określone wartości energii. Elektrony zamiast wypromieniowywać energię w sposób ciągły i posuwać się spiralnie w głąb atomu, mogą przeskakiwać z jednego stanu energetycznego na inny, emitując lub pochłaniając tyle energii, żeby jej całkowita ilość miała zawsze stałą wartość. Dopóki elektron znajduje się na orbicie, energia nie jest wypromieniowywana, ale jeżeli przechodzi on ze stanu o wyższej energii, do stanu o niższej energii, to emituje energię. W 1913 r. Bohr (1885–1962), współpracując z Ruthefordem opracowali model atomu, w którym elektrony mogą się poruszać wyłącznie po określonych orbitach.
Cdn.


[1] Promieniowanie katodowe, to strumień swobodnych elektronów. Faraday nie znał natury badanego promieniowania.

[2] Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie rtg, promieniowanie X, promienie X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy nadfioletem i promieniowaniem gamma.

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz