Читать «Образование химических элементов в космических телах 1» онлайн - страница 6

3. Атомы и их строение

Один из важнейших этапов в развитии наших представлений об атоме начался после открытия в 1896 г. французским физиком А. Беккерелем радиоактивности урановых солей. Было обнаружено, что уран и его соли самопроизвольно испускают лучи, обладающие большой проникающей способностью. Это новое явление заинтересовало многих ученых. Начались интенсивные исследования природы этого излучения. Вскоре крупнейший французский физик Мария Кюри показала, что радиоактивностью обладает и другой тяжелый элемент — торий. Затем были открыты и другие радиоактивные элементы.

В 1900 г. Пьер и Мария Кюри заметили, что воздух, окружающий соли радия, становится радиоактивным. Английские физики Ф. Содди и Э. Резерфорд проанализировали этот воздух и обнаружили в нем радиоактивный газ, который по свойствам напоминал уже известные тогда инертные газы. Этот радиоактивный газ назвали эманацией радия, что означает «выделяемый радием». Вскоре определили атомный вес этого нового элемента. Причем измерение его было связано с большими трудностями, ибо исследователи имели в своих, руках только 0,001 мг газа в объеме 0,1 мм. Было показано, что атомный вес эманации равен 222.

На основании факта образования эманации радия Э. Резерфорд и Ф. Содди в 1902 г. высказали очень смелую гипотезу о том, что в основе явления радиоактивности лежит превращение элементов. Это вскоре подтвердилось экспериментально. В 1902 г. У. Рамзай и Ф. Содди обнаружили, что в запаянной трубке с эманацией радия через некоторое время начинают появляться спектральные линии гелия по мере того, как интенсивность линий эманации уменьшается. Это был первый экспериментально доказанный факт превращения элементов (рис. 1).

Рис. 1. Схема превращения радия в радон и гелий.

Таким образом, экспериментально удалось доказать., что атомы химических элементов не являются неизменными, а могут самопроизвольно превращаться в атомы более легких элементов. Этот факт, несомненно, свидетельствовал об единообразии в строении атомов различных химических элементов.

Первую модель атома предложил английский физик Дж. Томсон в 1903 г. В ее основу был положен тот факт, что атомы химических элементов в определенных условиях испускают электроны. Поскольку атомы нейтральны, а электроны заряжены отрицательно, Томсон пришел к выводу, что атомы состоят из электронов и положительных зарядов. Он считал, что электроны в виде точек вкраплены в «облако положительного электричества», а атом имеет форму шара. Но вскоре оказалось, что эта модель не согласуется с рядом вновь открытых фактов и, в частности, с опытами по прохождению через вещество альфа-частиц, испускаемых радиоактивными элементами. Работы Э. Резерфорда показали, что альфа-частицы, проходя сквозь десятки тысяч атомов вещества, наталкиваются на какое-то препятствие и резко отклоняются от своего первоначального направления. На основании этих результатов он предположил, что положительно заряженные частицы находятся в чрезвычайно плотном скоплении внутри атома.