Atomu teorija

Demokrita atomu teorija

Demokrits uzskatīja, ka, ja kaut ko atkal un atkal pārgriež uz pusēm, beidzot būs jāpārtrauc. Viņš teica, ka šo pēdējo vielas gabaliņu vairs nevar sagriezt mazāku. Šos mazos vielas gabaliņus Demokrits sauca par atomiem, kas nozīmē "nedalāms". Viņš uzskatīja, ka atomi pastāvēs mūžīgi, nekad nemainīsies un tos nevarēs iznīcināt. Demokrits uzskatīja, ka starp atomiem nav nekā un ka visu, kas mūs ieskauj, varētu izskaidrot, ja mēs saprastu, kā darbojas atomi.

Daži citi filozofi tam piekrita, bet citi tam nepiekrita. Viņiem nebija iespējas eksperimentāli pierādīt, vai viņa teorija ir patiesa vai nē.

Boskoviča atomu teorija

1758. gadā Rodžers Džozefs Boskovičs aprakstīja atomu teorijas priekšteci.

Daltona atomu teorija

1803. gadā angļu zinātnieks Džons Daltons, dzimis Kamberlendā, pārstrādāja Demokrita teoriju šādi:

1. Visa matērija sastāv no atomiem.
2. Atomi ir nedalāmas un neredzamas daļiņas.
3. Viena un tā paša elementa atomi ir vienāda veida un masas.
4. Ķīmiskos savienojumus veidojošie atomi ir noteiktās proporcijās.
5. Ķīmiskās pārmaiņas atbilst ķīmiskajā reakcijā iesaistīto atomu reorganizācijai.

Daltons definēja atomu kā elementa pamatvienību, kas var piedalīties ķīmiskā savienojumā.

Thomsona atomu modelis

1850. gadā sers Viljams Krūkss (William Crookes) konstruēja "izlādes cauruli" - stikla cauruli, no kuras ir izņemts gaiss un kuras galos ir metāla elektrodi, kas savienoti ar augstsprieguma avotu. Izveidojot vakuumu caurulē, var novērot gaismas izlādi, kas iet no katoda (negatīvi lādēta elektroda) uz anodu (pozitīvi lādēts elektrods). Krukss šo izstarojumu nosauca par "katoda stariem".

Pēc katoda staru eksperimentiem sers Džozefs Džons Tomsons konstatēja, ka izstaroto staru veido negatīvi lādiņi, jo tos piesaista pozitīvais polis. Tomsons zināja, ka atomi ir elektriski neitrāli, bet viņš noteica, ka, lai tas notiktu, atomā jābūt vienādam negatīvo un pozitīvo lādiņu daudzumam. Negatīvos lādiņus nosauca par elektroniem (e-).

Pamatojoties uz pieņēmumiem par atomu neitrālo lādiņu, Tomsons ierosināja pirmo atoma modeli, kas tika aprakstīts kā pozitīvi lādēta sfēra, kurā bija iestrādāti elektroni (ar negatīvu lādiņu). Tas ir pazīstams kā plūmju pudiņa modelis.

1906. gadā Roberts Millikans noteica, ka elektroniem ir Kulona (C) lādiņš -1,6 * 10⁻¹⁹, kas ļāva aprēķināt to masu kā niecīgu - 9,109 * 10 ⁻³¹kg.

Tajā pašā laikā 1886. gadā Eižens Goldšteins (Eugene Goldstein) ar katoda izlādes lampām veica eksperimentus, kas ļāva noteikt, ka pozitīvo lādiņu masa ir 1,6726 * 10 ⁻²⁷kg un elektriskais lādiņš +1,6 * 10 C⁻¹⁹. Lords Ernests Roterfords vēlāk nosauca šīs pozitīvi uzlādētās daļiņas par protoniem.

Tomsona modeļa shematisks attēlojums.

Roterforda atoma modelis

1910. gadā Jaunzēlandes fiziķis Ernests Roterfords izvirzīja ideju, ka atoma pozitīvie lādiņi galvenokārt atrodas atoma centrā, kodolā, un elektroni (e-) - ap to.

To pierādīja Roterfords, kad ar alfa starojuma avotu (no hēlija) trāpīja uz ļoti plānām zelta plāksnēm, ko ieskauj cinka sulfīda lampas abažūrs, kas, iedarbojoties alfa starojuma emisijai, radīja redzamu gaismu. Šo eksperimentu sauca par Geigera-Marsdena eksperimentu jeb Zelta folijas eksperimentu.

Šajā posmā jau bija zināmi galvenie atoma elementi, kā arī tika atklāts, ka elementa atomi var sastopami izotopos. Izotopi atšķiras pēc kodolā esošo neitronu skaita. Lai gan šis modelis bija labi saprotams, mūsdienu fizika ir attīstījusies tālāk, un mūsdienu idejas nav viegli saprotamas. Zināmu priekšstatu par mūsdienu atomu fiziku var gūt no zemāk tabulā redzamajām saitēm.

Lorda Ernesta Roterforda atomu eksperiments

Mūsdienu fizika

Atomi nav elementārdaļiņas, jo tos veido tādas subatomāras daļiņas kā protoni un neitroni. Protoni un neitroni arī nav elementārdaļiņas, jo tie sastāv no vēl mazākām daļiņām, ko sauc par kvarkiem, kurus kopā savieno citas daļiņas, ko sauc par glioniem (jo tie "salīmē" kvarkus atomos). Kvarki ir elementāras daļiņas, jo kvarki nav sadalāmi sīkāk.