11. Строение атомов

Дискретность электрического заряда

При объяснении тепловых явлений мы пользовались знаниями о молекулярном строении вещества. А как тогда объяснит явление электризации? Ведь молекулы и атомы в обычном состоянии не имеют заряда, потому что их перемещением нельзя объяснить электризацию тел. Тогда, наверняка, в природе есть частицы, имеющие электрический заряд. Если это так, то следует определить его предел деления.

Из опыта о двух металлических шарах, из которых один заряжен, а другой – нет, мы узнаём, что первоначальный заряд делится на две части.

Потом снова делим заряд. И так мы можем получить четвёртую, восьмую части => электрический заряд физическая величина, т.к. может иметь разное значение.

За единицу электрического заряда принят один Кулон (1 Кл)

Во всех проведенных опытах дальше определенного предельного значения заряд не удалось разделить => мы выяснили, что электрический заряд имеет предел делимости, т.е. существует заряженная частица, которая имеет самый малый заряд, далее уже не делимый.

Электрон

Для того, чтобы определить и доказать неделимость заряды многие учёные проводят специальные опыты. Например, Иоффе поставил опыт, в результате которого выяснилось, что в природе существует такая частица вещества, которая имеет самый маленький заряд, далее уже не делимый.

Эту частицу назвали электрон.

Заряд электрона – отрицательный, и равен он ―1,6*10^-19 Кл. Электрический заряд – одно из основных свойств электрона. Этот заряд нельзя <снять> с электрона.

Масса электрона равна 9,1*10^-31 кг, она в 3700 раз меньше молекулы водорода, наименьшей из всех молекул. Крылышко мухи имеет массу, примерно в 5*10^22 большую, чем масса электрона.

Строение атомов

В начале прошлого столетия опыты по исследованию состава и строения атома были поставлены английским физиком Эрнестом Резерфордом. На их основании Резерфорд предположил, что атом имеет сложное строение. В центре атома находится заряженная положительным зарядом частица – ядро атома. На большом расстоянии (по сравнению с его размерами) в атоме находятся электроны. Они притягиваются, но не приближаются вплотную к ядру, потому что быстро движутся вокруг него. Этот положительный заряд ядра равен абсолютному значению заряда всех электронов, имеющихся в атоме. Но заряд электронов отрицателен, потому что весь атом в целом не имеет заряда, т.е. нейтрален.

По своему строению атом напоминает нашу Солнечную систему.

Атомы разных элементов в обычном состоянии отличаются друг от друга числом электронов. Но все же главной характеристикой данного химического элемента является не число электронов, а заряд ядра.

Дело в том, что электроны могут иногда отрываться от атома и, тогда общий заряд электронов в атоме изменится. Заряд же ядра очень трудно изменить. В случае чего, получится другой химический элемент.

Т.к. заряд ядра равен по абсолютному значению общему заряду электронов атома, то можно предположить, что в составе ядра находятся положительно заряженные частицы – протоны. Каждый протон имеет массу в 1840 раз большую, чем масса электрона, но по абсолютному значению равен заряду электрона.

Кроме протонов, как было установлено учёными позже, в атоме есть и нейтральные частицы – нейтроны. Масса нейтрона немного больше массы протона.

Итак, строение атома таково: в центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра движутся электроны.

Атом, потерявший один или несколько электронов, уже не является нейтральным, а будет иметь положительный заряд. Такой атом называется – положительным ионом.

В обратном случае, когда атом приобрёл электроны, он будет иметь отрицательный заряд и название – отрицательный ион.