Строение атома. 
Строение атома и химическая связь

Модели строения атома

Одним из основных понятий в химии и других естественных науках является «атом» (от греч. ??? — неделимый). Понятие атома зародилось ещё в Древней Греции в V веке до н. э. Основоположниками атомистического учения считаются древнегреческие философы Левкипп и его ученик Демокрит. Они выдвинули идею о дискретном строении материи и ввели понятие «атом».

Следуя за Левкиппом, Демокрит утверждал, что всё существующее состоит из атомов и пустоты. Атомы — это неделимые частицы. Атомы соединяются между собой и образуются вещи. Они различаются формой, порядком и положением. Атомы едины, неделимы, неизменны и неуничтожимы. Кроме них, существует только пустота, так как без пустоты не было бы возможности перемещения, а также уплотнения и сгущения. Пустота по своему характеру однородна, она может разделять тела между собой, а может находиться и внутри самих тел и отделять отдельные части этих тел. Атомы же не содержат пустоты, они отличаются абсолютной плотностью. Атомы от природы обладают свойством движения, и это движение передается посредством столкновения атомов. Движение выступает основным источником развития.

Таким образом, Демокрит считал атом наименьшей частицей материи, далее уже неделимой.

В конце XIX — начале ХХ века в области физики были сделаны открытия, которые показали, что атом имеет сложное строение и неделимым является только в химических реакциях: открытие катодных лучей, открытие электрона английским физиком Дж. Томсоном, открытие рентгеновского излучения, открытие и изучение явления радиоактивности и т. д.

Одной из первых теорий строения атома была теория, предложенная другим английским ученым У. Томсоном (1903 г.). Согласно этой модели, атом состоит из положительного заряда, равномерно распределенного по всему объему атома и электронов, колеблющихся внутри этого заряда.

В 1910 г. в лаборатории Э. Резерфорда проводили эксперименты по бомбардировке ?-частицами тонких металлических пластинок. Было обнаружено, что большинство ?-частиц проходят сквозь золотую фольгу, не изменяя своей траектории движения. Некоторые частицы отклонялись от первоначальной траектории незначительно и только 1 из 20 000 ?-частиц отклонялась на угол близкий к 180о.

Результаты этого эксперимента позволяли сделать следующие выводы:

• — в атоме есть некоторое «препятствие» (которое назвали ядром);
• — ядро имеет положительный заряд, т.к. положительно заряженные ?-частицы отталкивались в обратном направлении;
• — ядро очень мало по сравнению с размерами атома, т.к. лишь незначительная часть ?-частиц изменяла направление своего движения;
• — ядро имеет массу большую, чем масса ?-частиц.

Эксперименты по рассеянию ?-частиц позволили оценить размеры атомов и ядер: атомы имеют диаметр порядка 10−10 м, ядра — порядка 10−15 — 10−14 м.

Чтобы объяснить полученные результаты Резерфорд выдвинул идею планетарного строения атома. Атом — подобие Солнечной системы: в центре находится ядро, которое содержит основную массу атома и весь положительный заряд атома, а вокруг ядра по разным орбитам вращаются электроны. Эта модель довольно хорошо объясняла накопившийся к тому времени экспериментальный материал, однако имела и недостатки:

• — в соответствии с уравнениями классической электродинамики любая заряженная частица, которая движется с ускорением (а электроны в атоме двигаются с центростремительным ускорением), должна излучать энергию. Потеря энергии должна приводить к уменьшению радиуса орбиты и падению электрона на ядро.
• — непрерывное изменение траектории движения электрона должно способствовать непрерывному изменению частоты излучения и, значит, непрерывному спектру испускания. Однако эксперименты показывали, что спектры испускания водорода и других атомов, находящихся в газообразном состоянии, состоят из нескольких полос, т. е. имеют дискретный характер.