Строение атома. Модель Томсона. Опыты Резерфорда. Модель Резерфорда.

Большую роль в атомистической теории сыграл Д.И. Менделеев, разработавший в 1869 г. Периодическую систему элементов, в которой впервые на научной основе был поставлен вопрос о единой природе атомов. Во второй половине ХIХ в. экспериментально было доказано, что электрон является одним из основных составных частей любого вещества. Эти выводы, привели к тому, что в начале ХХ в. встал вопрос о строении атома.

Первая попытка создания на основе накопленных сведений «модели» атома, т.е. представления о его структуре принадлежит Д.Д. Томсону (1903 г.). Томсон полагал, что атом представляет собой сферу, заполненную положительно заряженной материей, в которой движутся корпускулы – электроны. Но эта модель не смогла объяснить таблицы Менделеева – периодичности свойств атомов и просуществовала всего 1,5 года.

В 1911 г. на основании результатов экспериментов по рассеянию α – частиц тонкими металлическими фольгами и следствий, к которым привели эти эксперименты, Резерфордом была предложена ядерная (планетарная) модель атома. Согласно этой модели, атом представляет собой систему зарядов, в центре которой расположено тяжелое положительное ядро с зарядом Ze, имеющее размеры, не превышающие 10^{-14 м, вокруг которого по орбитам кружатся электроны Почти вся масса атома сосредоточена в ядре. Размер атома 10-10 м. Исходя из таких предположений, Резерфорд разработал количественную теорию рассеяния α – частиц. По представлениям Резерфорда атом подобен солнечной системе («Солнце» - ядро, «планеты» - электроны).}

Для простоты предположим, что электрон движется вокруг ядра по круговой орбите радиуса r. При этом сила кулоновского взаимодействия между ядром и электроном сообщает электрону центростремительное ускорение. Тогда по второму закону Ньютона:

Согласно классической электродинамике, если заряженный объект движется с ускорением, то он излучает электромагнитные волны и вследствие этого непрерывно терять энергию. В результате электрон будет приближаться к ядру и в конце концов упадет на него. Таким образом, атом Резерфорда оказался неустойчивой системой, что противоречило экспериментальным данным. Преодоление возникших трудностей потребовало создание новой теории, получившей название квантовой теории атома.