-Перші моделі атома

Перша модель атома була запропонована у 1903 р. Дж.Томсоном. За його гіпотезою атом мав вигляд суцільної позитивно зарядженої сфери, в якій розміщені незначні за розмірами (порівняно з атомами) негативно заряджені електрони. Така модель атома могла пояснити тільки деякі його властивості (випромінювання, розсіювання, поглинання світла).

Для перевірки цієї моделі і більш точного визначення внутріш­ньої будови атома Е.Резерфорд провів серію дослідів з α-частинками, які утворюються при радіоактивному розпаді (рис.3).

На основі своїх дослідів Е.Резерфорд у 1911 р. запропонував ядерну модель атома. Відповідно до ядерної моделі, в центрі атома міститься позитивно заряджене ядро, маса якого майже дорівнює масі атома. Навколо ядра рухаються електрони, число яких дорів­нює позитивному заряду ядра. Між ядром і електронами взаємоді­ють електростатичні (кулонівські) сили, зрівноважені відцентро­вою силою, що виникає внаслідок руху електронів.

Досліди з α-частинками дали змогу Е.Резерфорду оцінити величину заряду ядер різних атомів. Результати обчислень показали, що заряд ядра атома чисельно дорівнює порядковому номеру елемента в пе­ріодичній системі. Атоми елементів нейтральні, а тому кількість електронів у кожному з них також дорівнює відповідному поряд­ковому номеру елемента.

Рентгенівське випромінювання. Закон Мозлі

У 1895 р. видатний німецький фізик В.К.Рентген помітив, що при потраплянні катодного випромінювання на скло трубки воно випромінює невидиме й дуже проникне проміння, здатне діяти на фотопластинку і іонізувати повітря. В.К.Рентген назвав це випромінювання Х-випромінюванням. Рентгенівське випромі­нювання виникає внаслідок зіткнення електронів з атомами еле­ментів, що входять до складу скла. Вивчення природи рентгенівського випромінювання показало, що воно є електромагнітним випромінюванням з малою довжиною хвиль (0,006–2,0нм). Для утворення рентгенівського випромінювання користуються спеціальними приладами – рентгенівськими трубками (рис.4).

Рентгенівський спектр складається з випромінювання гальму­вання, або безперервного спектра, який не залежить від матеріалу анода, і лінійчастого спектра, що складається з невеликого числа серій ліній і залежить від матеріалу анода (сполуки елемента, що досліджується). Лінійчасті спектри називаються характеристич­ними рентгенівськими спектрами. Серії рентгенівського спектра позначають за допомогою латинських букв К, L, М, N, О, Р. Лінії, що входять до відповідної серії спектра, позначають в порядку зни­ження їх інтенсивності за допомогою грецьких букв α, β, γ.

На основі своїх експериментальних даних Г.Мозлі в 1913 р. сформулював закон, за яким корінь квадратний з частоти (ν = 1/λ) певних ліній однакових серій характеристичного рентгенівського спектра прямо пропорційний порядковому номеру елемента:

,

де а і b – сталі величини, які залежать від лінії спектра і серії; λ – довжина хвилі власного випромінювання елемента з порядко­вим номером Z.

Цей закон давав змогу визначати точні значення порядкових номерів для елементів за діаграмою –Z. Якщо місце еле­мента в періодичній системі елементів не визначено або потребує уточнення у природному ряду, то треба знайти частоту лінії, наприклад Кα , і зіставити її з графіком, добутим для добре вивчених елементів (рис.5). Спроектувавши точку, яку перетинає паралель з відрізка певного елемента до прямої Кα , на вісь ординат, дістають порядковий номер елемента.

Крім того, було виявлено, що характеристичні лінії при пере­ході від елемента до елемента зміщуються завжди на ту саму вели­чину. Наприклад, для лінії Кα (– ) = (– ) = (– ) і т. д. Тому при послідовному переході від еле­мента до елемента за величиною зміщення ліній можна встановити, чи може бути між двома будь-якими відомими елементами періо­дичної системи ще невідомий третій.

Отже, закон Мозлі давав змогу визначати точні значення поряд­кових номерів елементів, а також передбачати положення ще невідкритих елементів у періодичній системі.