Атом
Атом (греч. atomon—неделимое), мельчайшие частицы, из которых состоят все тела как простые, так и сложные, твердые, жидкие, газообразные. От свойств и взаимной связи атомов зависят свойства всех этих тел. Прежде А. определяли как неделимую наименьшую частицу, которую нельзя раздробить доступными средствами. В наст. время установлено, что атомы могут разрушаться, как сами по себе (в явлениях радиоактивности, см.), так и путем искусственного расщепления. Атомы по размеру чрезвычайно малы, невидимы даже под микроскопом, но в существовании их можно убедиться. Наглядное доказательство дает опыт англ. физика К. Вильсона, основанный на том, что быстро летящий А. производит в воздухе, насыщенном водяными парами, сгущение в виде туманной ниточки. Сделав моментальную фотографию, можно видеть на снимке следы движения отдельных атомов. Первоначальное представление об А. встречается у древнегреч. философов, — Левкиппа и Демокрита (см. Атомизм).
Строго научное понятие об атоме введено (в химию) Дальтоном (см.) в начале 19 века. Наблюдения над химическими явлениями показали, что эти явления подчинены определенной закономерности, которая может быть объяснена лишь в том случае, если предположить, что простые вещества (см. Материя) состоят из мельчайших частиц — атомов, обладающих определенным весом (см. Кратных отношений закон), А. соединяются друг с другом вследствие силы притяжения в более сложную и крупную частицу — молекулу (см.). Из молекул же образуется сложное вещество; напр, два атома газа водорода (Н + Н), соединяясь с одним атомом кислорода (О), образуют молекулу воды (Н+Н+О = Н2О).
Исходя из весовых количеств соединяющихся элементов (см.), определяют относительные веса различных атомов, выражая их в числах, называемых атомны ми весами. Если принять атомный вес кислорода за 16, то веса других А. выразятся так: водорода — 1,008, азота — 14, серебра — 107,88 и т. д. Различных атомов, а . значит и основных химических элементов, известно в настоящее время 92. Соединяясь между собой, они образуют частицы всех существующих в природе химических соединений. Если расположить элементы в порядке их атомных весов, от меньших к большим, то замечается повторение свойств через определенные периоды— сперва через каждые 8, а далее, через 18 и 32 места; эта закономерность носит название периодического закона (см. Периодическая система элементов). Действительный вес А. (в г) можно получить, если разделить число, выражающее атомный вес элемента, на число Авогадро (см.), равное 6,061•1023. Так. образ. вес А. водорода приблизительно считается 1,65.10-24. Исходя из величины атомного объема, а также из других данных, можно вычислить размер А., т.е. его поперечник. Для водорода он равен 1,06.10-8 см.
Атомы обладают силой взаимного притяжения, благодаря которой и образуются молекулы (т. е. группы из нескольких атомов) и кристаллы (группы из большого количества А., расположенных друг около друга всегда в закономерном порядке). Силы эти электрического происхождения. Внутреннее строение всякого атома можно в настоящ. время представлять себе в таком виде: А. состоят из электрических частиц, причем частицы эти двоякого рода; одни более легкие, в то же время более крупные по размеру и отрицательно заряженные — это т.н. электроны (см.), другие, положительно заряженные — протоны (см.). Они значительно меньше электронов, но тяжелее последних в 1.800 раз. Различные атомы отличаются друг от друга только числом и расположением этих частиц. Все положительные протоны вместе с нек-рым, сравнительно небольшим, количеством электронов сосредоточены в центре атома, т. е. в его более плотной части — ядре; следовательно, в ядре всегда протонов больше, чем электронов, поэтому оно имеет положительный электрический заряд. Заряд ядра увеличивается с увеличением атомного веса элемента, он равен тому порядковому номеру, под которым элемент значится в периодической системе элементов. Электроны, не вошедшие в состав ядра, являются свободными и находятся в быстром вращательном движении вокруг ядра, причем вращаются или по кругу, или по более или менее вытянутому овалу (эллипсу). Число свободных электронов А. равно числу положительных зарядов ядра и следовательно тоже порядковому номеру элемента.
В ряду элементов первым стоит водород. В его А. находится всего один электрон, обращающийся по кругу около ядра, которое состоит также из одного протона. Размеры протона, электрона и атома водорода по сравнению друг с другом таковы: протон меньше электрона в 1.800 раз, поперечник же электрона меньше радиуса его орбиты в 10.000 раз (приблизительно получается такое же соотношение, какое существует между поперечником земли и расстоянием от земли до солнца). Скорость обращения электрона в А. водорода очень велика — 4,1.1016 раз в секунду. В А. гелия ядро имеет два заряда (вероятный состав его — 4 протона и 2 электрона), и вокруг него вращаются также 2 электрона, круговые орбиты которых наклонены друг к другу. В следующем атоме лития, кроме двух круговых орбит, есть еще третья — в виде эллипса, значительно большего размера. В А. бериллия две таких эллиптических орбиты, и т. д. А. последнего в периодической системе элемента урана имеет всего 92 электрона. Электронные орбиты в более тяжелых атомах подразделяются на группы, причем низшие группы заключают в себе меньшие по величине орбиты, электроны, находящиеся в них, обладают меньшей энергией; в высших группах — орбиты большего размера. Внешние орбиты А. по большей части сильно вытянуты: электроны, обращающиеся по ним, значительно удаляются от ядра A. и могут поэтому под влиянием различных причин даже отрываться от А., унося отрицательные заряды; так образуются положительные ионы (см.), а самый процесс называется ионизацией (см.). В других случаях к атому присоединяются добавочные электроны, и тогда он становится отрицательным ионом. Притяжение положительных ионов отрицательными является наиболее частой причиной соединения их в молекулу.
Ядро большинства А. является прочным образованием, поэтому и сами элементы (в обычных условиях) неизменяемы. Однако в А. радиоактивных (например гелия) ядра время от времени выбрасывают из себя составные части, т. н. а (альфа)-частицы (см. Радиоактивность), вследствие чего А. этих элементов превращаются в другие элементы. Рёзерфорду в 1920 удалось вызвать расщепление ядра атома азота, а затем и других элементов искусственным путем и тем доказать возможность превращения элементов. Т. к. вес протона точно равен единице, вес же электрона ничтожно мал по сравнению с ним (составляя 1/1800 часть веса протона), то атомные веса элементов должны выражаться целыми числами, но это бывает не всегда. Основы современной теории А. заложены главным образом Бором (см.).
Литература
Популярная
- Андреев Б., Вещество. Его превращение и строение, М., 1926;
- Царт А., Кирпичи мироздания (атомы и молекулы), П., 1921;
- Брагг У. Г., О природе вещей («Природа и культура»), М., 1926;
- Конобеевский С. Т., Строение вещества, М., 1926;
более трудные по изложению:
- Перрен Жан, Атомы, М., 1924;
- Шмидт Г., Проблемы современной химии в общедоступном изложении, пер. с нем., М., 1922;
- Грец Л., Теория атома в ее новейшем развитии, Одесса, 1923;
- Френкель Я., Строение материи, П., 1923;
- Бор Нильс, Три статьи о спектрах и строении атомов, М.—П., 1923;
- Зоммерфельд А., Строение атома и спектры, ч.. 1, М.—Л., 1926.
С. Конобеевский.
- В статье воспроизведен текст из Малой советской энциклопедии.
Примечание: нейтрон был открыт в 1932г. английским физиком Дж. Чедвиком, МСЭ была издана в 1931 г.
