Протонно-електронна теорія

Усі інші елементи володіли більш масивними ядрами, ніж водень. Насамперед вчені припустили, що вони складаються з відповідного числа протонів, тісно пов'язаних один з одним. Наприклад, ядра гелію, що мали масу в 4 рази більшу, ніж ядра водню, повинні були складатися з -1 протонів, ядра кисню, що перевищували за масою ядра водню в 16 раз, повинні були складатися з 16 протонів і т. д.

Але ця гіпотеза відразу ж натрапила на протиріччя. Ядро гелію повинно було мати масу, що перевищувала масу ядра водню в 4 рази, але його електричний заряд був +2. Якби воно складалися з 4 протонів, то заряд дорівнював би +4. Точно так само і ядра кисню повинні були складатися з 16

протонів з зарядом +16, але насправді їх заряд дорівнював +8.

Чи існувало щось, що «гасило» позитивний електричний заряд? Таким міг бути тільки негативний електричний заряд, і його слід було шукати в електронах, єдиною частці, відкритою до 1914 году1. Тоді деякі вчені припустили, що крім протонів, ядра здатні містити приблизно половину електронів. Електрони були настільки легкими, що не могли серйозно вплинути на саму масу, але могли врівноважити частина позитивних зарядів.

Таким чином, відповідно до першого гіпотезою, пізніше виявилася невірною, атоми гелію містили не тільки 4 протона, а й 2 електрона. Тоді виходило, що ядра гелію мали масу 4 і електричний заряд (атомний номер) 4-2, або 2. Така була передумова для подальших умовиводів.

Разом з тим протонно-електронна теорія будови атомного ядра прекрасно пояснювала появу ізотопів. У той час як кисень-16 мав ядра, що складалися з 16 протонів і 8 електронів, кисень-17 мав один з 17 протонів і 9 електронів, водень-18 - один з 18 протонів і 10 електронів. Їх масові числа були відповідно 16, 17 і 18, але атомний вага була 16-8, 17-9 і 18-10 або 8 у кожному випадку.

І знову ж уран-238 мав ядро, що складалося, відповідно до цієї теорії, з 238 протонів і 146 електронів, тоді як уран-235 мав ядро, що складалося з 235 протонів і 143 електронів. У цих випадках атомне число було відповідно 238-146 і 235-143 або 92 в кожному випадку. Однак ядра двох ізотопів мали різну структуру, і отже, не дивно, що радіоактивні властивості цих елементів, що визначаються їх ядрами, повинні були відрізнятися. Так, період напіврозпаду урану-238 повинен був в 6 разів перевищувати цю величину для урану-235.

Видимість електронів в ядрах не тільки пояснювало існування ізотопів, але, схоже, і підтверджувалося двома ледве-»дующими судженнями.

По-перше, було добре відомо, що однойменні заряди відштовхують один одного і це відштовхування виявляється тим сильніше, чим ближче один до одного знаходяться заряди. Десятки позитивно заряджених частинок, здавлені в мікроскопічний обсяг атомного ядра, не можуть зберігатися разом більш ніж на крихітну частку секунди. Електричне відштовхування відразу ж змусить їх розлетітися »сторони.

У той же час протилежні заряди притягуються один до одного, так, протон і електрон можуть притягувати кожен по 2 протона (або 2 електрони), відразливі один одного. Звідси випливав висновок, що присутність в ядрі електронів і протонів взаємно врівноважує їх і призводить до того, що в цілому ядро залишається електрично нейтральним.

По-друге, при розпаді радіоактивних елементів атоми випускають бета-частинки. Рівень укладеної в них енергії доводив, що вони могли виходити тільки з ядер. Оскільки бета-частинки були електронами, ставало очевидно, що всередині атомних ядер повинні бути електрони.

А звідки взагалі береться радіоактивність? Протонно-електронна теорія будови атома дозволяла пояснити природу самого явища радіоактивності.

Чим складніша структура ядра, тим більше в ньому повинно знаходитися протонів і тим складніше втримати їх разом. Для цього потрібно все більше і більше електронів. Нарешті, коли загальна кількість протонів досягає 84, відповідну кількість електронів вже не може стабілізувати ядро.

Ця теорія дозволяла пояснити і механізм розпаду ядра. Припустимо, що ядра випускають альфа-частинку. Відповідно до цієї теорії, альфа-частинки являють собою атоми гелію, що складаються з 4 протонів і 2 електронів. Якщо ядро втрачає альфа-частинку, то його масове число стане знижуватися і атомний номер зміниться з 4 до 2, тобто стане рівним 2. І дійсно, коли уран-238 (атомний вага 92) віддає альфа-частинку, він перетворюється на торій-234 (атомний номер 90).

Припустимо, що атом віддав Богові бета-частинку. Бета-частинка - це електрон, і, якщо ядра втрачають електрон, їх масове число залишається майже незмінним (електрон має настільки невеликою масою, що в порівнянні з масою ядра її можна не враховувати). Але при випромінюванні електрона втрачається частина від'ємного заряду. Отже, один з протонів в ядрах, який до цього був урівноважений електроном, виявляється відкритим. Його позитивний заряд додається до решти, і атомний номер піднімається на один пункт. Таким чином, торій-234 (атомний номер 90) випускає бета-частинку і перетворюється на протактиний-234 (атомний номер 91).

Якщо при розпаді испускаются гамма-промені, у яких немає заряду, а маса пренебрежимо мала, то ні масове число, ні атомний номер ядра не змінюється, хоча певна частина енергії втрачається.

Можна пояснити і більш глибокі зміни. У довгому процесі розпаду уран-238 зазнає безліч змін і нарешті стає свинцем-206. Ці зміни включають емісію 8 альфа-частинок і 6 бета-частинок. 8 альфа-частинок пов'язані з втратою 8 х 4, або 32, в масовому числі, в той час як випромінювання 6 бета-часток не призводить ні до яких наслідків.

І дійсно, масове число урану-238 зростає до 32, і він перетворюється на свинець-206. При цьому 8 альфа-частинок припускають зміну в атомному номері 8x2, або 16, в той час як 6 бета-частинок припускають зміну в атомному номері 6x1, або 6. Загальні зміни пов'язані із зменшенням 16-6, або 10. І уран (атомний вага 92) перетворюється на свинець (атомний номер 82).

Заглибившись в деталі, пов'язані з протонно-електронної теорією будови атома, ми показали, що вона правомірно привернула увагу вчених. Теорію, яка здавалася чіткою і непорушною, фізики використовували практично без змін протягом 15 років.

І все ж, як ми переконаємося в подальшому, вона виявилася невірною, що дуже повчально. Навіть найкраща теорія може виявитися в чомусь невірною і потребує перегляду.

Інформація, релевантна " Протонно-електронна теорія "

1. Протонно-нейтронна теорія
   Відразу ж після відкриття нейтрона німецький фізик Вернер Карл Гейзенберг (1901 - 1976) дійшов висновку, що ядра повинні складатися з протонів і нейтронів, а не з протонів і електронів. На підставі останньої гіпотези виявлялося легко перейти до першої, якщо брали в розрахунок, що необхідно було просто врівноважити електрони в ядрі за допомогою протонів і передати ті ж самі нейтрони для нових
   
2. Ядерний спін
   Резерфорд не враховував (втім, і не міг врахувати) наслідки абсолютно нової бомбардування, пов'язаної з ще не відкритої в 1920-х роках часткою (хоча і припускав, що вона існує). Новий напрямок утвердилося після того, як неохоче, але все ж визнали, що в настільки ретельно розробленої протонно-електронної теорії будови атома існує прогалина. Приводом для сумнівів стало
   
3. Протон
   Ще на початку 1886 Ежен Гольдштейн, який вивчав катодні промені, звернув увагу і на промені, що рухалися в про тівоположность напрямку. Оскільки катодні промені (що складалися з електронів) мали негативний заряд, він припустив, що рухалися в протилежному напрямку промені повинні були помсти позитивний заряд. У 1907 році Дж.Дж. Томсон назвав їх «позитивними променями». Після
   
4. Протони в ядрах
   Незважаючи на вищевикладене, щоб показати деякі відкриття, скоєні протягом 20-х років XX століття, звернемося до термінології протонно-електронної теорії, яка тоді була прийнята. Оскільки ядра елементів завжди складалися з цілого числа протонів, їх маса повинна була складати ціле число, оскільки за одиницю приймалася маса одного протона (звичайно, присутність електронів
   
5. Видимість нейтрона
   Протягом 1920-х років учені вели: пошуки нейтрона, але вони ніяк не увінчувалися успіхом. Головна проблема полягала в тому, що ця частка була електрично нейтральною. Субатомні частинки можна було визначити різними способами, але в кожному окремому випадку (зберіг свою надійність і в даний час) використовувався їх електричний заряд. Завдяки йому рухомі частинки або
   
6. Прискорювачі частинок
   Чи можна було яким-небудь способом зробити бомбардування ядер більш ефек-I ІННОЮ і збільшити можливість отримання корисної енергії в ході ядерних реакцій? У 1928 році американський фізик російського походження Георгій Гамов (1904 - 1958) припустив, що замість альфа-частинок для бомбардування ядер можна використовувати протони. Правда, протони були вчетверо легше альфа-частинок і
   
7. Відкриття антисвіту
   Все почалося з того, що фізики задумалися над питанням: що ж все-таки відбувається з речовиною в процесі ділення? Справа в тому, що при перетворенні водню в результаті поділу в гелій тільки 0,75% початкової маси водню переходило в енергію. Чи можна було зробити так, щоб, узявши певну кількість маси, повністю звернути її в енергію? У цьому випадку могло б виділитися в 140 разів
   
8. Ядерне взаємодія
   Тільки з однієї точки зору теорія протонів-нейтронів здавалася дещо слабше, ніж теорія протонів-електронів. Вважали, що електрони в ядрах діють на зразок клею, який утримує разом протони. Але електрони випускають атомами, при цьому вони зовсім не несли з собою негативний заряд, залишаючи в ядрах тільки позитивно заряджені протони і незаряджені нейтрони. Наприклад, в ядрі
   
9. Стаття 26. Про визнання такими, що втратили чинність окремих законодавчих актів (положень законодавчих актів) Російської Федерації
   Коментар до статті 26 Стаття 26 містить перелік законодавчих актів та положень законодавчих актів, які втрачають чинність з дня набрання чинності коментованим Законом. Стаття 27. Набуття чинності цього Закону Коментар до статті 27 Коментований Закон набирає чинності з 1 липня 2009 р., за винятком ч. 6 та ч. 7 ст. 9, які набирають чинності з 1
   
10. Нові елементи
    У 1934 році Енріко Фермі почав перші експерименти, пов'язані з бомбардуванням урану нейтронами, експерименти, які змінили світ. Фермі виявив, що повільні нейтрони, що володіли дуже малою енергією, легко поглиналися атомним ядром, набагато легше, ніж поглиналися швидкі нейтрони, і ще швидше, ніж заряджені частинки. Часто траплялося так, що нейтрон просто поглинався ядрами.
    
11. Ядерна бомбардування
    Як тільки вчені зрозуміли, що існує енергія, яка стає доступною, коли один вид ядер змінюється на інший, перед ними постало питання, чи може людина викликати і регулювати подібні зміни, чи можуть вони ставати джерелом корисної енергії, причому такий, про яку раніше не могли і мріяти. Хімічну енергію можна було легко викликати і контролювати, оскільки вона
    
12. Невідоме
    Фізична теорія показує, що частки і античастинки повинні існувати у Всесвіті в рівних кількостях. Проте на Землі (і майже напевно в решті частини Сонячної системи і навіть у іншій частині Галактики) зустрічаються протони, нейтрони і електрони, в той час як антипротони, антинейтрони і позитрони виключно рідкісні. Можливо, коли вперше утворився Всесвіт, в ній на
    
13. 4. Загальна теорія і модель
    Механіка суцільних, середовищ являє собою вкрай загальну теорію, яка описує тіла всіх видів. Вона є настільки загальною, що не може бути застосовна до жодної приватної проблемі, якщо до неї не додаються спеціальні припущення щодо розглянутої системи. З іншого боку, механіка матеріальної точки суть спеціальна теорія - настільки спеціальна, що вона здатна вирішувати лише
    
14. Азімов Айзек. Світи всередині світів. Історія відкриття і підкорення атомної енергії / Пер. з англ. З . Федорова. - М.: ЗАТ Центр-поліграф. - 172 с., 2004
    
    
15. 9. Висновок
    У фактуальной науці аналогія і висновок за аналогією охоче приймаються в ка честве засобів побудови теорії. До того ж вони служать показниками зростання, симп-1 Більш докладно про моделі див.: М. Bunge, Method, Model and Matter, 1972, Part II. 168 j I томами того, що теорія все ще перебуває в стадії становлення, а не зрілості. Зріла класична електродинаміка не потребує будь-яких
    
16. Нейтронна бомбардування
      Після відкриття нейтрона фізики отримали ще одну бомбардир частинку, що володіла незвичайними властивостями. Оскільки нейтрони не мали ніякого електричного заряду, вони не могли протистояти ні електронам, які перебували зовні атомів, ні ядрам, які перебували в центрі. Нейтрон виявився абсолютно байдужим до електромагнітного тяжінню і рухався тільки по прямій лінії. Стикаючись з ядром,