В 2020 году атомной промышленности России исполнилось 75 лет. Энергия атома удивительна и универсальна – это основная и неисчерпаемая энергия Вселенной. Она применяется во многих сферах жизни, самое главное – использовать ее мирно и разумно, ведь, как говорил основатель атомной промышленности Игорь Курчатов, атомную энергию можно превратить «в мощный источник энергии, несущий благосостояние и радость всем людям на Земле».
Автор книги – профессор кафедры теоретической физики им. Э. В. Шпольского и научный руководитель УНЦ функциональных и наноматериалов Московского педагогического государственного университета Ирина Разумовская.
Издание с дополненной реальностью.
В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.
Атомы и их строение
Представь себе разнообразие мира: множество животных и растений, вода и воздух, горные породы и снежинки, далекие звезды и наша звезда – Солнце. Все это состоит из крошечных частиц – атомов, которые притягиваются друг к другу.
Самое удивительное, что существует меньше ста видов атомов. В разных сочетаниях они создают весь наш мир. Выяснилось, что мельчайшей частицей любого вещества является молекула – объединение двух, нескольких, иногда тысяч атомов. Именно молекула определяет свойства вещества. Например, два атома хлора, соединившись в молекулу, создают ядовитый тяжелый газ желтовато-зеленого цвета. Атомы натрия образуют кусок серебристого металла. Но если один атом хлора соединится с одним атомом натрия, получится та соль, которая лежит в вашей солонке на кухне (рис. 1).
Рис. 1
Представление о неделимых частицах вещества – атомах – высказывал еще великий древнегреческий философ Демокрит примерно за 500 лет до нашей эры. Атом, на древнегреческом , и означает «неделимый».
Мир все время обновляется, и атомы меняют своего «хозяина». Из далекого космоса прилетел железный метеорит и упал на Землю. Часть его атомов железа попала в воду ручья. Ты напился этой воды, и вот уже атомы железа вошли в состав твоей крови. Можно сказать, ты теперь кровный брат метеорита.
На основе атомной теории вещества химики и физики успешно объяснили многие явления, разработали основы современных технологий, создали новые материалы.
И вдруг в конце XIX века выяснилось, что атомы некоторых элементов (урана, радия и др.) самопроизвольно разрушаются. При этом образуются атомы другого элемента (например, свинца), и выделяется энергия в виде излучения. Это явление распада атомов назвали естественной радиоактивностью. Стало ясно, что атом не является неделимой частицей, что он имеет какую-то сложную структуру.
В 1897 г. английский ученый Джозеф Джон Томсон (1856–1940) открыл отрицательно заряженную частицу, входящую в состав атома, и назвал ее электроном. Открытие электрона позволило сформулировать первую модель атома, т. е. попытаться представить себе его структуру.
Томсон, получивший за свои исследования Нобелевскую премию и звание рыцаря, предложил простейшую модель строения атома, которую назвали «пудинг с изюмом». В модели Томсона атом представляет собой сферу, в которой электроны более или менее равномерно располагаются среди положительного заряда, как изюминки в кексе (рис. 2).
Рис. 2. Модель атома Томсона
К этому времени ученые сумели выделить три типа излучения при радиоактивном распаде атома. Положительно заряженные -лучи состоят из частиц, летящих со скоростью примерно 10 000 000 метров в секунду. Чтобы не писать так много нулей, договорились их число записывать наверху цифры «десять»: 10 000 000 = 10 7. Мы будем так поступать и дальше. Второй тип излучения, -лучи, это поток открытых Томсоном отрицательно заряженных электронов. Наконец, -излучение похоже на рентгеновские лучи.
Конец ознакомительного фрагмента.