Модель атома

Модель атома — это научное представление о том, как устроен атом. Поскольку атом слишком мал, чтобы увидеть его даже в обычный микроскоп, ученые создавали различные модели, которые помогали объяснить его строение и свойства.

Атом является основной частицей химического элемента. Все вещества вокруг нас состоят из атомов. Вода, воздух, металлы, растения, животные и даже человеческое тело построены из огромного количества атомов.

Почему понадобились модели атома

На протяжении истории ученые не могли напрямую наблюдать атомы. Поэтому они создавали предположения о том, как устроена эта частица. По мере развития науки и появления новых экспериментов старые модели уточнялись или заменялись более точными.

Каждая новая модель лучше объясняла результаты наблюдений и опытов.

Первая модель: атом Демокрита

Древнегреческий философ Демокрит еще в V веке до нашей эры предположил, что все вещества состоят из мельчайших неделимых частиц — атомов.

Слово «атом» в переводе с греческого означает «неделимый».

Однако в то время доказать существование атомов было невозможно, поэтому идея оставалась лишь предположением.

Изучение модели атома — одна из важнейших тем физики и химии. Разобраться в строении вещества, свойствах элементов и химических реакциях поможет преподаватель физики или химии в Айтигенио. Запишитесь на бесплатный урок и узнайте, как устроен мир на уровне атомов и элементарных частиц.

Модель Томсона

В конце XIX века английский ученый Джозеф Томсон открыл электрон — отрицательно заряженную частицу.

После этого появилась первая научная модель атома. Томсон представлял атом как положительно заряженный шар, внутри которого находятся электроны.

Эту модель часто называют «пудингом с изюмом». Положительный заряд распределен по всему объему атома, а электроны словно «изюминки» находятся внутри него.

Хотя модель объясняла некоторые свойства вещества, позже выяснилось, что она не соответствует реальному строению атома.

Модель Резерфорда

В 1911 году ученый Эрнест Резерфорд провел знаменитый опыт по рассеянию альфа-частиц.

Он обнаружил, что почти вся масса атома сосредоточена в очень маленьком центре — ядре.

Согласно модели Резерфорда:

• в центре находится положительно заряженное ядро;
• вокруг ядра движутся электроны;
• большая часть объема атома представляет собой пустое пространство.

Эту модель часто сравнивают с Солнечной системой, где планеты вращаются вокруг Солнца.

Модель Резерфорда стала важным шагом вперед, однако не могла объяснить, почему электроны не падают на ядро.

Модель Бора

В 1913 году датский физик Нильс Бор предложил новую модель.

Он предположил, что электроны могут двигаться только по определенным орбитам вокруг ядра. На этих орбитах они не теряют энергию.

Когда электрон переходит с одной орбиты на другую:

• он поглощает энергию;
• или излучает энергию в виде света.

Модель Бора помогла объяснить спектры излучения атомов и стала основой дальнейшего развития атомной физики.

Получите до 5 уроков по химии в подарок

1. Запишите ребенка на первый пробный урок
2. Оплатите пакет занятий в течение 24 часов
3. Получите до 5 уроков в подарок

Современная квантовая модель атома

Сегодня ученые используют квантово-механическую модель атома. Согласно современным представлениям:

• в центре атома находится ядро;
• ядро состоит из протонов и нейтронов;
• вокруг ядра располагаются электроны;
• электроны движутся не по строгим орбитам, а находятся в специальных областях пространства — электронных облаках.

Невозможно точно определить положение электрона в конкретный момент времени. Можно лишь вычислить вероятность его нахождения в определенной области.

Именно поэтому современные изображения атома отличаются от «планетарной» модели Резерфорда.

Строение атома

Атом состоит из трех основных видов частиц:

1) Протон

Протон имеет положительный заряд. Он находится в ядре атома и определяет, к какому химическому элементу относится атом.

Например:

• 1 протон — водород;
• 6 протонов — углерод;
• 8 протонов — кислород.

2) Нейтрон

Нейтрон не имеет электрического заряда. Он также находится в ядре и влияет на массу атома.

3) Электрон

Электрон обладает отрицательным зарядом. Он движется вокруг ядра в электронных оболочках и участвует в химических реакциях.

Почему модель атома важна

Понимание строения атома позволило человечеству:

• создать современную химию;
• открыть новые элементы;
• разработать полупроводники и компьютеры;
• использовать ядерную энергию;
• создавать современные лекарства и материалы.

Практически все современные технологии основаны на знаниях о строении атомов и их взаимодействии.

Краткий вывод

Модель атома — это представление ученых о строении атома. За историю науки существовало несколько моделей: Демокрита, Томсона, Резерфорда и Бора. Современная квантовая модель описывает атом как ядро из протонов и нейтронов, окруженное электронным облаком. Именно эта модель сегодня наиболее точно объясняет свойства веществ и процессы, происходящие в природе.