Атомная энциклопедия
 

АТОМ

АТОМ — главный «персонаж» данного сайта и всего окружающего нас материального мира.
Мысль о том, что все бесконечно огромное разно­образие веществ в природе состоит из ничтожно малых и невидимых глазу частичек, не поддаю­щихся дальнейшему делению (дроблению), прихо­дила в голову еще мудрецам Древнего Востока, Индии, Китая, Греции. Но это все было плодом размышлений, раздумий и догадок, порой даже ге­ниальных, а не результатом опытов или научных обобщений. Наиболее полно эта догадка была вы­сказана древнегреческим философом Левкиппом и его учеником Демокритом, жившими за четыре века до нашей эры. Демокриту принадлежит и слово «атом» — неделимый, которым он назвал такие неделимые частицы материи. Эти два великих мыслителя древности, а к ним можно еще прибавить Эпикура и Лукреция Кара, положили начало материалистическому пониманию явлений природы— философскому учению о вечности материи, ее несотво-римости, неуничтожении и вечном круговороте в природе.
Но только спустя 17 веков эти догадки древних ученых сумел переложить на язык подлинной науки великий русский ученый М. В. Ломоносов. В осно­ву предложенной им теории строения вещества легло существование «корпускул» (молекул), которые со­стоят из химических элементов, или «нечувстви­тельных физических частичек» — атомов. Все дви­жение материи, учил М. В. Ломоносов, сводится к движенью атомов и является причиной всех без исключения изменений, происходящих в природе. Движение атомов в веществе определяет и степень нагрева его, или температуру. Он же тогда предска-j вал и существование самой низкой возможной тем­пературы — абсолютного нуля, при которой тепло­вое движение «нечувствительных физических час­тичек» вещества прекращается вовсе.
Самую крошечную порцию любого вещества окру­жающего мира, которая все еще полностью сохра­няет все свойства этого вещества, назвали молеку­лой. При делении молекула вещества прекращает свое самостоятельное существование и распадается на атомы — самые маленькие частицы сравнительно небольшого числа отличных друг от друга химиче­ских элементов.
Исследуя шаг за шагом всевозможные природные вещества, открывая новые элементы, химики все точнее и точнее устанавливали их отличительные черты и свойства. В ходе этого кропотливого и дли­тельного изучения обнаружилось много удивитель­ного и просто непонятного. Атомы одних элементов были чрезвычайно легкими, других — крайне тяже­лыми. Одни элементы вступали друг с другом в столь энергичное взаимодействие —реакцию, что их прихо­дилось держать отдельно и далеко друг от друга; другие даже при непосредственном контакте ни при каких условиях не взаимодействовали.
Все это не могло не волновать ученых. В хаоти­ческом беспорядке фактов нет-нет да угадывались некие закономерности, свидетельствовавшие о на­личии какого-то строгого, но пока еще неведомого порядка. Кажущийся хаос, видимо, был не в при­роде, а в отрывочных, неполных знаниях ученых. И этот порядок требовалось установить в первую очередь. Честь раскрыть сложную, тщательно скры­ваемую тайну природы выпала на долю выдающегося русского ученого, профессора химии Петербург­ского университета Дмитрия Ивановича Менделеева (см. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева).
Догадка о конечности атома просуществовала более тысячелетия. И понадобилось лишь несколь­ко десятков лет, чтобы с полной бесспорностью уста­новить, что неделимость атомов — заблуждение, правда, отражающее общую идею древних филосо­фов-материалистов о неделимости первооснов ма­терии.
Атомы химических элементов оказались вовсе не атомами (неделимыми), а целыми своеобразными ми­рами относительно огромной протяженности, по­строенными из более простых деталей — ядерных частиц и электронов. И хотя ученые назвали их элементарными — простейшими — частицами, весь ход развития науки наших дней свидетельствует о том, что и они являются далеко не элементарными (см. Элементарные частицы).
В атоме различают две основные части? тяжелое, положительно заряженное ядро (см. Ядро атома), в котором сосредоточена почти вся масса атома, и легкую оболочку, состоящую из отрицательно заря­женных частиц — электронов (см. Атом электри­чества — электрон), с огромной скоростью вращаю­щихся вокруг ядра, но никогда на него не падаю­щих. Диаметр атома равен приблизительно одной стомиллионной доле сантиметра (Ю-8 см), а его ядро меньше примерно в 10 000—100 000 раз.
Атом самого легкого в природе элемента — водо­рода — состоит из двух частиц: ядра, масса кото­рого равна 1,6724-10"24 г, и вращающегося вокруг него единственного электрона массой 9,109-10"28 г> что примерно в 1836 раз меньше массы ядра этого атома. У гелия — следующего после водорода эле­мента периодической системы — вокруг ядра вра­щаются два электрона, у лития — 3, у кислорода — 8, у железа — 26, у урана — 92 электрона.
Чтобы не усложнять до бесконечности расчеты,] обычно массу всех атомов химических элементов выражают в относительных единицах (см. Атомный вес) по отношению к 1/12 части массы основного изотопа углерода д2С.
Ядро атома заряжено положительно, а каждый из вращающихся вокруг него электронов несет с собой отрицательный электрический заряд, который никогда не бывает меньше строго определенной ве­личины, называемой элементарным электрическим зарядом (1,6-10"19 к). Положительный электриче­ский заряд ядра атома в точности равен сумме от­рицательных зарядов электронов, находящихся в электронной оболочке атома. Поэтому в нормальном состоянии атом    электрически  нейтрален.   Число положительных зарядов ядра атома и определяет собой атомный, или порядковый, номер данного эле­мента в Периодической системе элементов Д. И. Мен­делеева. Под действием внешних причин атом мо­жет терять или захватывать электроны, в зависи­мости от чего он становится или положительным (в случае потери электронов), или отрицательным ионом (если на его оболочку попал лишний элект­рон от соседнего атома или из числа свободных электронов, присутствующих в окружающей среде).
Электроны на своих орбитах удерживаются сила­ми электрического притяжения между ними и ядром атома и образуют единую согласованную систему, причем каждый из электронов в зависимости от рас­стояния, на котором он вращается вокруг ядра, обладает определенным запасом энергии. Чем даль­ше электрон удален от ядра, тем большей энергией он обладает, хотя с увеличением этого расстояния связь его с ядром, естественно, ослабевает. В элект­ронной оболочке электроны располагаются слоями: в первом, ближайшем от ядра слое — 2, во втором— 8, в третьем — 18, в четвертом — 32 и т. д. После второго слоя электронные орбиты разбиваются на подслои.
Химические свойства атома — способность всту­пать в те или иные химические реакции — опреде­ляются электронами самых внешних слоев, так как, будучи слабее всех связанными со своим ядром, они легче вступают во взаимодействие с другими атомами.
При всех химических преобразованиях веществ окружающей нас природы всегда и неизменно про­исходит превращение некоторых сложных веществ в простые и обратно — простых в сложные. Эти процессы всегда сопровождаются затратой или вы­делением энергии.

Разделы
© 2000 — 2009 Атомная энциклопедия