Введение в атомарную и молекулярную теорию

О том, из чего создана материя, люди задумывались еще со времен древности. Размышляя о том, что является мельчайшей частицей вещества, философы Древней Греции пришли к идее атома.

Атомарная теория была создана гораздо позже: в XIX веке. Тогда появились представления об атомах, как об элементарных частицах материи, которые сами являются веществами. В рамках теории было получено и представление о способности атомов соединяться в различных комбинациях, образуя молекулы.

Свойства молекул отличаются от свойств атомов, их составляющих. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Химические и физические свойства всех этих веществ различны. Например, агрегатное состояние воды – жидкость, а водорода и кислорода — газ.

Систематизировать различные атомы смог Дмитрий Иванович Менделеев, создавший периодическую систему элементов. Периодическая таблица группирует элементы по принципу сходности свойств.

Строение атома

Теория строения атома открыла составляющие частицы атома: протоны и электроны. Они имеют полярные электрические заряды, и поэтому притягиваются. Притяжение протона и электрона, в свою очередь, приводит к формированию атомов.

Модель атома Томпсона, или «модель пудинга с изюмом», была одним из первых представлений о строении атома. Атом, по Томпсону, похож на пирожное, имеющее положительный заряд. Внутри него есть «изюминки» – отрицательно заряженные электроны.

Опыты, проведенные Эрнестом Розерфордом, показали несостоятельность «пудинговой» модели. Выяснилось, что основная масса атома сосредоточена в его ядре, которое занимает малую долю от объема всего атома.

Планетарная модель стала следующим шагом к пониманию устройства атома. Согласно ей, заряженный электрон, вращающийся вокруг ядра, испускает фотоны, теряя энергию, и в миллиардные доли секунды падает на ядро. Эта модель не выдержала критики с точки зрения базовых положений механики.

Квантовая модель считается наиболее современной теорией строения атома. Основная особенность этой модели заключается в предположении, что электрон может вести себя и как частица, и как волна: обладать определенной массой и зарядом и в то же время демонстрировать свойства волны, такие как, например, способность к дифракции (огибанию препятствий).

Распространение квантовой теории на элементарные частицы привело к появлению таких открытий, как атомная бомба, солнечная батарея, диагностика человека, основанная на ядерном и магнитном резонансе (МРТ).

Как вам уже известно, несколько атомов способны объединяться в молекулу. Когда это происходит, часть электронов у таких атомов становится общими.

Движущиеся молекулы обладают механической энергией. Ее можно вычислить по формуле:

Е = mv²/2.