5.История развития строения атома. Радиоактивность.Α-β- γ- излучения.

6.Модель Томсона. Опыты Резерфорда по рассеиванию α- частиц. Модель атома по э.Резерфорду ее недостатки.

7.Теория атома водорода по Бору (постулаты Бора). Закон и уравнение Планки.

Способность неустойчивых ядер самопроизвольно распадаться называются радиоактивностью, а сами неустойчивые атомы – радиоизотопами.

Процессы, в которых атомы одних видов превращаются друг в друга, называются, ядерными реакциями их изучают специальные разделы физики и химии (ядерная физика и ядерная химия).

Исследования позволили выделить три вида радиоактивного излучения, каждому из которых соответствует свой тип радиоактивного превращения.

Проводившиеся Э.Резерфордом с 1899-1903 гг. опыты показали, что если кусочек радия(Rа) поместить в свинцовую капсулу с отверстием наверху и эту капсулу поместить в электрическое поле, то излучение распадается на три составные части: ά , β, γ- лучи.

Процесс радиоактивного распада(Rа) сопровождается выделением энергии в виде потока ά - частиц, β-частиц, γ- излучения.

ά -распад ядро испускает ά -частицу, которое представляет собой ядро атома гелия ⁴₂Не, т.е. состоит из 2х протонов и 2х нейтронов.

Например: ²²⁶₈₈R→ ²²²₈₆ Rn +⁴₂Не

Т.о. ά – излучение – это поток положительных заряженных ά – частиц ядер атомов Не с массой 4 и зарядом 2, при котором масса атома уменьшается на 4 а заряд на 2.

β-распад. В неустойчивом ядре нейтрон превращается в протон, при этом ядро испускает электрон β-частицу: n→p+е

При β - распаде массовое число изотопа не изменяется т.к. общее число протонов и нейтронов сохраняется, а заряд ядра увеличивается на 1 .

Например: ²³⁴₉₀Th→²³⁴₉₁Ра + е

Торий протактиний

Т.о. β – излучение – это поток отрицательно заряженных частиц электронов, которое является следствием внутриядерного превращения нейтронов в протоны (n→р + е) в результате чего масса остается без изменения а заряд ядра увеличивается на 1.

γ- излучение – это излучение очень высокой энергии, являющееся следствием перехода атома из одного энергетического состояния в другое, при этом ни массовое число, ни заряд ядра – не изменяются.

Если при распаде одного радиоактивного ядра образуется другое радиоактивное ядро, то оно в свою очередь также распадается и процесс этот будет продолжаться до тех пор пока продуктом распада не будет устойчивое ядро.

Электрон - самая легкая из элементарных частица его масса ( 9,1 .10-³¹ в кг) или 0,0003 в а.е.м. был впервые открыт Томсоном в 1904 г. Он предложил атомную модель согласно которой положительный заряд должен был распространяться по всему объему атома и нейтрализоваться электронами «вкрапленными» в это море положительного заряда.

Открытие е Томсоном и определение заряда электрона Р Малликеном в 1909 г. позволило Эрнесту Резерфорду в 1911 году предложить модель строения атома, получившей название «планетарной».

Ядро атома открыт в 1909 году великий английский физик Эрнест Резерфорд, который экспериментально доказал, что положительный заряд в атоме не распределен равномерно, а сконцентрирован в центре.

В своих экспериментах Резерфорд бомбардировал очень тонкую золотую фольгу положительно заряженными ά –частицами (ядра атома Не). Большинство ά- частиц проходили, через фольгу не отклоняясь от первоначального движения. Некоторые ά- частицы сильно изменяли траекторию движения, а отдельные даже отбрасывались от фольги и летели в обратном направлении (одна из 10000). Анализируя результаты ученый пришел к выводу, что изменение траекторий вызвано отталкиванием ά- частиц от положительного заряда внутри атома, и весь этот заряд сосредоточен в центре атома в очень небольшом объеме, который он назвал ядром . Он убедил в том, что отлетали ά – частицы, которые сталкивались непосредственно с ядром, а отклонялись от первоначальной траектории – которые пролетали ближе к ядру.

Модели атома: а) Томсона ("сливовый пудинг"), б) Резерфорда ("электронный рой" в пространстве вокруг ядра), в) планетарная

Модель Резерфорда.

Суть планетарной модели можно свести к следующем утверждениям:

1.В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома.

2.Весь положительный заряд и вся масса сосредоточены в его ядре.

3.Вокруг вращаются электроны их число равно положительному заряду ядра.

Эта модель оказалась очень наглядной и полезной для объяснения многих экспериментальных данных, но она сразу обнаружила и свои недостатки.

1) На основании планетарной модели Резерфорда, электрон, вращаясь, вокруг ядра должен был испускать электромагнитную энергию в виде энергии, величина, которой зависит от частоты колебаний ν или λ.

Величина испускаемого кванта энергии тем больше частота колебаний т.е. чем меньше длина его волны

ν = с/λ

Е = h ν =hС/λ уравнение Планка выведенное в 1900г.

Где Е – величина кванта энергии (Дж)

ν - частота колебаний (С^-1)

h - постоянная Планка 6,6 10^-34 Дж^.с (Си)