"Атом құрылысының заманауи теориясы. Атомдағы электрон күйі және және қозғалысы. Көрсетілім № 1 «Атом құрылысы моделі». Химия, 10 сынып, қосымша материал 1.

 Атом теориясы мен моделінің тарихы

 «Атом» сөзі ерте заманнан белгілі болғанына қарамастан оның графикалық модельі 1800-ші жылдары ғана ұсынылды. 1803 жылы ағылшын химигі Джон Дальтон атом ұғымын ғылыми дамыта бастады. Өзінің теориясында ежелгі гректердің түсінігіне арқа сүйеді («атом» - грек тілініен аударғанда – бөлінбейтін деген мағынаны береді). Теориясында атомды бөлінбейтін ең ұсақ бөлшек ретінде қарастырды. Ал қослыстар атомдардың әртүрлі комбинациясының нәтижесінде түзіледі деп санады. Дальтон ұсынған атом модельі қазіргі заманауи модельдің бастамасы болды.

 1800 жылдары ағылшын физигі Джозеф Томсон – тәжірибелер нәтижесінде атом бөлінетін бөлшек екенін және атомды құрайтын бөлшектердің бірі электронды анықтады (ол электронды «корпускула» деп атаған). Ол осы еңбегі үшін Нобель сыйлығын алған. Ол өзінің жаңалығына сүйеніп 1904 жылы «Өрік пудингі» деп аталатын атом модельін ұсынды. Бұл модельде атом оң зарядталған сфера, ал теріс зарядталған электрондар сферада бір келкі таралған деп санады. Бұл модельді өзінің шәкірті Резрфорд жоққа шығарды.

 Эрнест Резфорд – жұқа алтын фольганы оң зарядталған бөлшектермен атқылайды. Томсон ұсынған модель бойынша оң зарядталған бөлшектер фольгадан еш ауытқусыз өту қажет, бірақ көптеген бөлшектердің сәл ғана ауытқумен фольгадан еркін өтіп кеткенін, ал бір бөлігі айтарлықтай бұрыш жасап, ауытқығанын аңғарады. Бұл құбылысты тек атомның ортасында орналасқан оң зарядталған ядроның болуымен ған түсіндіруге болады. Осы тәжірибенің нәтижесіне сүйеніп Резерфорд атомның ядролық модельін ұсынады. Бұл модельде оң зарядқа ие ядро атомның ортасында орналасады, ал теріс зарядталған электрондар ядроны айнала қозғалады. Резерфорд ұсынған модель өзінің жасаған тәжірибесін дұрыс түсіндіргенімен, не себепті ядроны айналып қозғалатын электрон ядроға құлап кетпейтінін түсіндіре алмады.

 Дат физигі Нильс Бор Резерфорд ұсынған модельдің кемшілігін шешуге тырысты. Атомдағы электронның қозғалысын классикалық физика түсіндіре алмағандықтан, ол кванттық теорияға жүгінді. Ол өзінің модельінде атомдарда энергетикалық деңгейлер мен электрондық бұлттар болады деп болжады. Ол өзінің теориясында батыл үш жорамал жасады:

 1. Электрон ядроны айналғанда, кез-келген емес, квант теориясынан шығатын кесімді шарттарға сай орбиталар бойымен ғана жүреді. Ол орбиталар орнықты яғни квантталған орбита деп аталады.

 2. Электрон өзіне мүмкін квантталған орбитамен айналғанда энергия шығармайды.

 3. Электрон бір орбитадан басқа орбитаға көшкенде ғана энергия бөліп шығарады (немесе сіңіреді).

 Бор теориясы атом құрылысы жайлы ғылым саласының дамуына үлкен әсер етті. Бірақ сутегі атомынан басқа атомдардың құрылысын дәл анықтап бере алмады. Соған қарамастан бұл модель көптеген атомдардың байланыс түзу және химиялық реакцияға түсу қабілетін түсіндіруге ыңғайлы болғандықтан, көпшілікке жақсы танымал.

 Атом құрылысының қазіргі теориясы микробөлшектердің екі жақты табиғатын, яғни бөлшектік (корпускулалық) және толқындық табиғатын қоса алып түсіндіреді. Көптеген ғалымдар кванттық теориясы тұрғысынан атомның модельін ұсынуға тырысты, соның бірі австриялық физик Эрвин Шредингер. 1926 жылы атомдағы электрондар мұхиттағы толқындар сияқты ұстайды деп тұспалдады. Шредингер атомдағы электрондардың таралуын математикалық теңдеулер арқылы анықтады. Атом мен молекула құрылысының қазіргі заманғы теориясы осы есептеулердің нәтижесіне сүйенеді.

 Сонымен атомдағы электронның қозғалысын Шредингер теңдеуі сипаттайды. Бұл теңдеуде электронның күйі үш өлшемді кеңістікте сипатталады, олай болса, атомдағы электронның күйін толық көрсету үшін үш бірдей бүтін сан керек екені даусыз. Олардың бәрі квант сандары деп аталып n, l, m деп белгіленді. Бұл квант сандары электрон қозғалысын физикалық тұрғыдан сипаттайды, әрі электрон бұлтының геометриялық ерекшеліктерін бейнелеп береді.

 Шредингер ұсынған модельде атом ядросы электрон бұлтымен қапталған. Электрон бұлты электронның болу ықтималдығы ең жоғары аймақ (бірақ шын мәнінде электронның белгілі бір уақытта траекториясы мен жылдамдығын анықтау мүмкін емес). Электронның болу ықтималдылығы ең жоғары аймақты орбиталь деп атайды.

 1932 жылы ағылшын физигі Джеймс Чедвик (Резерфордтың шәкірті) атомды құрайтын соңғы элементар бөлшек – нейтронды ашты.

 Бірақ атом модельінің тарихы мұнымен бітпейді, физиктер ядроны құрайтын протондар мен нейтрондардың өзі кварк деп аталатын бөлшектерден құралатынын анытады. Бұл енді бөлек әңгіме.

 Қорытындылай келе, атом модельінің даму тарихы - ғылыми модельдердің уақыт өте келе қалай өзгеретінінің және ғылымда жаңалықтардың ашылуы жаңа модельдің туындауына алып келетіндігінің айқын көрінісі.

 Қолданылған әдебиеттер

 1. https://pikabu.ru/story/istoriya_atoma_teorii_i_modeli_4865321

 2. Бірімжанов, Б. Жалпы химия: оқулық