Budowa atomu



Pobieranie 32.57 Kb.
Data03.05.2016
Rozmiar32.57 Kb.

Budowa atomu

Upłynęło wiele czasu zanim ludzkość dowiedziała się o atomie i jego budowie. Dopiero pod koniec XIX w. Udowodniono, że atom nie stanowi kresu podziału substancji.


Joseph John Thomson (1856-1940) – badał wyładowania elektryczne w gazach rozrzedzonych. W 1896r. odkrył istnienie ujemne naładowanej cząstki mniejszej od atomu. Cząstkę nazwano elektronem i przypisano mu symbole e-. Masa elektronu wynosi ok. 0,00055u (9,11 . 10-31kg), a jego ładunek –1 jest to elementarny ujemny ładunek elektryczny i ma wartość 1,6 . 10-19. Antoni Henri Becquerel (1852-1908) oraz Maria Skłodowska-Curie i jej mąż Piotr Curie – okryli, że atomy niektórych pierwiastków rozpadają się samoczynnie emitując 3 rodzaje promieniowania a, b, g. 

· Promienie b - okazało się strumieniem odkrytych przez Thomsona elektronów.


· Promienie a - są to cząstki o ładunku dodatnim 2 razy większym od bezwzględnej wartości ładunku elektronu i masie równej czterem jednostkom mas atomowych.
· Promienie g - ma charakter fal elektromagnetycznych, tak jak fale radiowe i świetlne.
Zjawisko samorzutnego rozpadu atomów połączone z emisją promieni a, b, g nazwano promieniotwórczością naturalną a pierwiastki, których atomy ulegają takiemu rozpadowi – pierwiastkami promieniotwórczymi. 

Ernest Rutherford – angielski fizyk, profesor uniwersytetu w Cambridge był następnym współtwórcą atomu. Przeprowadził doświadczenie w którym zastosował pierwiastek promieniotwórczy – polon, jako źródło emisji cząsteczek a. Strumień ich skierował na cienką folię złota. Zauważył, że większość z nich swobodnie przechodzą przez folię i uderzają w ekran wywołując na nim, za każdym razem słaby rozbłysk. Część cząsteczek a odchylała się na boki, a mniej więcej jedna na 20 000 odbijała się od folii wędrując z powrotem w stronę źródła emisji. W 1911r. Rutherford opracował i opublikował koncepcje planetarnego modelu atomu. Założył, że atom każdego pierwiastka jest zbudowany z jądra i powłok elektronowych. Planetarny model atomu stał jednak w jawnej sprzeczności z prawami fizyki klasycznej. Zgodnie z nimi ujemny elektron, krąży wokół dodatniego jądra i zbliża się do niego po torze spiralnym, emitując energię w postaci fali elektromagnetycznej o długości zmieniającej się w sposób ciągły. Analiza takiego promieniowania wykonana za pomocą spektrografu powinna zatem dawać tzw. widmo ciągłe w postaci tęczy. W rzeczywistości jednak poszczególne pierwiastki emitują widmo nieciągłe, tzw. liniowe i to tylko po wzbudzeniu, np. przez ogrzanie lub wyładowanie elektryczne. Fakt, że masy wszystkich izotopów danego pierwiastka wyrażają się liczbą zbliżoną do całkowitej, nasuwał wniosek, że jądro atomów są zbudowane z cząstek, tzw. nukleonów, o względnej masie atomowej zbliżonej do jedności. Znane są dwie cząstki- proton i neutron, których masy różnią się nieznacznie od jedności. Proton i neutron uważa się obecnie za dwa różne stany ładunkowe tej samej cząstki – nukleonu.


Niels Bohr – W 1913r. duński fizyk, profesor uniwersytetu w Kopenhadze stworzył teorię kwantów, punktem wyjścia tej teorii był model atomu Rutherforda, według którego cała prawie masa atomu skupiona jest w jądrze w bardzo małych rozmiarach w porównaniu do rozmiarów atomów. Wyprowadził on teoretycznie po raz pierwszy empiryczny wzór Balmera. Jego teoria odegrała istotną rolę w rozwoju mechaniki kwantowej. Została ona z biegiem czasu zmodyfikowana. Atom wodoru zawiera proton (+e) jako jądro oraz elektron (-e) krążący wokół jądra. Między tymi cząsteczkami działa coulombowska siła centralna:
· gdzie v oznacza prędkość elektronu na torze.

Założenia jakie wprowadził Bohr w swojej teorii, są następujące: 

1. Pierwsze założenie Bohra – moment pędu albo kręt elektronu mvr musi być całkowitą wielokrotnością wielokrotności.
Według Bohra istnieje tylko pewien ciąg wybranych torów, po których może krążyć elektron. Ich promienie są proporcjonalne do kwadratów kolejnych liczb całkowitych. Przy poruszaniu się po jednym z tych torów elektron nie traci energii, nie wysyła promieniowania. Założenie to jest sprzeczne z elektrodynamiką klasyczną, według której elektron poruszający się ruchem przyśpieszonym (a w tym wypadku ma przyśpieszenie dośrodkowe) powinien wypromieniować fale elektromagnetyczne. Normalnie elektron krąży po pierwszym, najbliższym torze. Jego promień jest jednocześnie promieniem atomu w jego normalnym stanie. Elektron krążący po jednym z dalszych torów pozostaje na nim zwykle przez czas bardzo krótki, po czym przeskakuje na tor bliższy. Podczas tego przeskoku energia atomu zmniejsza się. Według zasady zachowania energii nie może ona zniknąć. Bohr wprowadza drugie założenie: 

2. Drugie założenie Bohra:

Gdy elektron przeskakuje z toru n- tego na tor i- ty, bliższy, wskutek czego energia atomu zmniejsza się z En na Ei , to różnica energii En – Ei jest wysyłana w przestrzeń w postaci promieniowania w pewnej określonej ilości, czyli kwantu promieniowania hv, gdzie h oznacza stałą Plancka, a v- część wysłanego promieniowania. 

W ogólności można powiedzieć, że gdy atom przechodzi z wyższego poziomu energetycznego E1 – E2 w postaci promieniowania monochromatycznego o częstości v określonej wzorem: hv=E1-E2


Jeden atom w danej chwili może wysłać tylko jeden kwant światła o określonej długości fali. Od ilości atomów wysyłających kwanty danej częstości zależy natężenie danej linii widmowej(tj. ilość energii wysyłanej w sekundzie, przypadającej na dana linię widomą)

Atom i jądro - budowa, cechy, funkcje

Budowa atomu i jądra atomowego

1. Rozwój poglądów na temat budowy atomu.

Prawie dwa i pół tysiąca lat temu grecki filozof Arystoteles głosił, że świat składa się z czterech żywiołów – wody, ognia, ziemi i powietrza. Żywioły te miały, w zależności od wzajemnych proporcji, tworzyć różne substancje. Inny starożytny Grek – Demokryt z Abdery – sądził, że wszechświat to próżnia, po której pędzą z ogromną prędkością atomy – najmniejsze fragmenty („ziarna”) materii. Atomos po grecku oznacza „niepodzielny”.


Od Demokryta pośrednio wywodzi się dzisiejszy pogląd na budowę materii. Zakłada on, że wszystkie substancje zbudowane są z cząsteczek, które nieustannie się poruszają. Różnica między ciałami stałymi, cieczą a gazem tkwi w prędkości i „swobodzie ruchu” cząsteczek
Dalton, angielski fizyk i chemik, twórca nowożytnej atomistyki. Największym jego osiągnięciem jest teoria, że materia składa się z atomów. Twierdził, że atomy różnych pierwiastków różnią się masą, wielkością i własnościami. Thomson badając wyładowania elektryczne w gazach rozrzedzonych odkrył ujemne cząstki – elektrony – o wiele mniejsze niż atomy. Od tego momentu poglądy na temat atomów rozwijały się bardzo szybko.
Według Bohr’a elektrony nie mogą krążyć wokół jądra po dowolnych orbitach, lecz tylko po ściśle określonych, które noszą nazwę orbit stacjonarnych lub inaczej dozwolonych. Rozmiary tych orbit są dziesiątki tysięcy razy większe od rozmiarów jąder. Według niego elektron poruszający się po konkretnej, dozwolonej orbicie ma określoną energię, której wartość nie zmienia się podczas okrążania jądra. W 1911 r. Rutherford ogłosił swoje poglądy na temat modelu budowy atomu. „Elektrony krążą wokół jądra atomowego, jak planety wokół słońca. Atom jest elektrycznie obojętny. W atomie liczba protonów jest równa liczbie elektronów. Jądro atomowe ma ładunek dodatni (+), natomiast elektrony mają ujemny (-). Liczba neutronów w jądrze (oprócz wodoru) jest równa lub większa od liczby protonów. Między protonami i neutronami działają siły jądrowe. Dośrodkowa siła elektrostatyczna trzyma elektrony na uwięzi w atomie. Doświadczenie Ruhteforda – w 1911 przeprowadził doświadczenie, w którym strumień dodatnich cząsteczek alfa a (cząstkę a stanowią 2 protony i 2 neutrony) został skierowany na bardzo cienką płytkę wykonaną ze złota. Z tyłu za nią znajdował się ekran. Otóż zdecydowanie większość cząsteczek a przeszła przez płytkę i padając na ekran powodowała słabe błyski. Tylko bardzo nieliczne cząstki a zostały odbite bądź odchylone na skutek zderzenia z dodatnim jądrem atomu. 

2. Rozmiary atomu i jądra 

Badania atomów różnych pierwiastków pokazały, że jego średnica jest wielkością bardzo małą i wynosi około 0,0000000002 = 2 x 10-10 m, a masa około 5 x 10-26 kg. Atom jest tak mały, że nie dostrzeżemy go pod lupą, a także pod mikroskopem. Wyodrębnienie pojedynczego atomu jest więc praktycznie niemożliwe. Jądro atomowe jest około 105 razy mniejsze od rozmiarów atomu – 2 x 10-15 . 
3. Budowa jądra atomowego 

Jądro atomowe składa się z protonów i neutronów oraz z elektronów krążących dookoła jądra atomowego po orbitach. Dotychczas nie opracowano jednoznacznej teorii wyjaśniającej jaka własność jądra wynika z własności i liczby neutronów i protonów w jądrze atomowym.

4. Siły jądrowe 

Między dodatnio naładowanymi protonami występuje odpychanie elektryczne, którego efekty są równoważone przez oddziaływanie silne między nukleonami. Oddziaływania silne przeważają na małych odległościach i mają własność wysycania, na większych odległościach przeważają siły odpychania elektrycznego. 

Notatka:
1.Rozwój poglądów na temat budowy atomu 

a) Arystoteles – 4 żywioły 

b) Demokryt – wszechświat to próżnia, po której krążą atomy 

c) Dalton – materia składa się z atomów 

d) Rutherford – elektrony krążą wokół jądra atomowego, jądro (+), elektrony (-)
e) Bohr – elektron krąży wokół jądra jako naładowany punkt materialny 


f) Thomson – elektrony – ujemne cząsteczki krążące wokół jądra 
2. Rozmiary atomu i jądra 

a) jądro - 2 x 10-15 m 

b) atom - 2 x 10-10 m 
3. Siły jądrowe
Między dodatnio naładowanymi protonami występuje odpychanie elektryczne, którego efekty są równoważone przez oddziaływanie silne między nukleonami. Oddziaływania silne przeważają na małych odległościach i mają własność wysycania, na większych odległościach przeważają siły odpychania elektrycznego. 

5. Przejście elektronu z niższego poziomu energetycznego na poziom wyższy jest możliwe tylko wtedy, gdy atom pobierze porcję energii. Natomiast przejście ze stanu o energii wyższej do stanu o energii niższej wiąże się z oddaniem energii.

ŹRÓDŁO:
- Internet: Wiklipedia.pl, Encyklopedia.Interia.pl

- Podręcznik „Fizyka dla gimnazjum” część 3

- Encyklopedia PWN

Arystoteles


Biografia:
Urodził się w 384 r. w Stagirze na Półwyspie Trackim. Jego ojciec był lekarzem nadwornym macedońskiego króla. W 367r. przybył do Aten i wstąpił do Platońskiej Akademii. Spędził w niej 20 lat, będąc najpierw uczniem, a potem nauczycielem i badaczem. W pewnym momencie wystąpił przeciw doktrynie Platona. Po śmierci Platona osiadł w Assos w Azji i pracował jako nauczyciel i naukowiec. W 343r. powołany został przez Filipa Macedońskiego na nauczyciela Aleksandra i był przy nim aż do objęcia przez niego władzy i rozpoczęcia podboju Azji. Wtedy Arystoteles powrócił do Aten i tam założył szkołę, której przewodził do 323r. Po śmierci Aleksandra opuścił Ateny i udał się do Chalkis, gdzie zmarł w 322r.

Pisma:
Były to głównie dialogi, inspirowane pismami Platona. Oprócz tych pism przeznaczonych dla szerszego ogółu, wydawał też materiały nauko we, o treści historycznej, literackiej, przyrodniczej, opracowania dzieł sławnych filozofów. Współautorami tych dzieł byli jego uczniowie ze szkoły "perypatetyckiej". Oprócz tego pisał opracowania naukowe na użytek szkoły, pisma logiczne, przyrodnicze. Metafizyka stanowi ośrodek filozofii Arystotelesa. Obejmuje tzw. "pierwszą filozofię". Nazwę dzieła "Ta meta fisica" nadał Andronikos z Rodos umiesz czając "pisma następujące po pismach przyrodniczych", która się utrwaliła. Składała się z 14-tu ksiąg. Arystoteles pisał także pisma praktyczne i poetyckie.

Poglądy:

1. Poglądy Arystotelesa na wiedzę:

Uchodzi za ojca logiki. Jest pierwszym porządkującym wiedzę naukową i teorię wiedzy. Przeciwnie niż Platon, twierdził, że nie istnieją idee poza jednostkowymi rzeczami. Uznawał, że wiedza zawarta jest w pojęciach ogólnych. - Byt jest jednostkowy, a wiedza ogólna. Arystoteles podzielił naukę na dwa działy:

1) logikę - zajmującą się wiedzą ogólną 

2) metafizykę - naukę o bycie.

Logika ma uczyć, jak posługiwać się pojęciami i sądami. Podstawą prawidłowych pojęć jest definicja; a prawidłowych sądów - dowód. Pojęcie jest jednostką logiczną. Pojęcia przez to, że są bardziej lub mniej ogólne - tworzą hierarchię coraz ogólniejszych pojęć. Przy najwyższych rodzajach pojęć ogólnych, które same są podstawą definicji występuję brak definicji dla nich samych. Sąd jest zespołem pojęć. Podobnie jak z pojęciami jest i z sądami. Sądy również tworzą hierarchię - w ich przypadku racji i następstw. Sądy bardziej ogólne mogą stanowić rację dla mniej ogólnych. Przy sądach najwyższych jest kres dowodzenia. Same są zasadą wszelkiego dowodzenia, ale same nie mogą być dowodzone. Dowód przeprowadza się przez umieszczenie sądu w hierarchii i sprowadzenia do sądu wyższego. Hierarchiczny układ pojęć, powiązany definicjami, i hierarchiczny układ sądów, powiązany dowodami, stanowią idealny obraz wiedzy skończonej. Arystoteles twierdził, że w naturze rzeczy leży, że z ogółu wynika szczegół; umysł zaś działa przeciwnie: przez znajomość szczegółów może dojść do poznania ogółu. Przeciwnie niż Platon, twierdził, że nie ma wrodzonych pojęć w umyśle, natomiast jest on nie zapisaną tablicą, którą zapisują postrzeżenia. Poprzez wydzielanie czynników ogólnych umysł dochodzi do pojęć. Na podstawie informacji danych przez zmysły, poznaje to, co jest w rzeczach ogólne i istotne. Wiedza zmysłowa jest jedyną podstawą i początkiem, wiodącą do wiedzy rozumowej. Poznanie ma charakter bierny. Natomiast wszelka władza umysłu, aby poznawać zewnętrzne rzeczy, musi być receptywna, czyli poddawać się ich działaniu. Filozofia Arystotelesa opierała się na prawdach bez dowodu, świadomie była dogmatyczna. Zaufanie do rozumu pozwalało budować metafizykę, krytykę poznania natomiast, czyniło zbyteczną. Prawdy ogólne, dostępne rozumowi nie wymagają dowodu, więc mogą spełniać funkcję pierwszych przesłanek. Co jednak trzeba zaznaczyć, w odróżnieniu od Platona, od rzucał poznanie intuicyjne, mistyczne i religijne.

Metafizyka:
Matematykę i pierwszą filozofię - ze względu na stopień abstrakcji (matematyka zawierała wg niego również Metafizyka zajmuje się bytami fizykalnie niedostępnymi. Arystoteles filozofię dzielił na fizykę, arytmetykę, geometrię, muzykę, optykę, astronomię i mechanikę). Największy stopień abstrakcji miała mieć nauka o bycie jako takim - miała rozważać tylko same właściwości bytu. Substancją, czyli bytem samoistnym są konkretne rzeczy, natomiast jakości, kwanty i stosunki mogą istnieć tylko w związku z rzeczami jako ich przypadłości. Własności pojęciowe, ogólne i gatunkowe rzeczy nazwał formą, a pozostałe materią. Materia według Arystotelesa obejmuje wszystko to, co jest z natury nie uformowane, nieokreślone. Materię rozumiał jako nieokreślone podłoże zjawisk i wszelkiej ich przemiany; jest tym, z czego substancje są utworzone i co trwa nawet wtedy, gdy substancje ulegną zniszczeniu (gdy zbijemy wazon, to jego forma ulegnie zniszczeniu, ale materia trwa nadal). Materia jest tym, co w substancji jest wielością, różnorodnością, podzielnością (z formy może pochodzić jedynie jedność). Materia nie istnieje samodzielnie, tak samo jak nie istnieją samo dzielnie idee, - wszystko to są abstrakcje. Naprawdę istnieją jedynie konkretne zespoły materii i formy. Ten zasadniczy pogląd Arystotelesa, nazwany potem hilemorfizmem (od ulh - materia i morfh - forma). Forma była dla Arystotelesa ważniejsza, pojmował ją jako realny odpowiednik pojęcia, tak samo jak Platon ideę transcendentną. Cele metafizyki widział w badaniu realnych rzeczy, czyli bytu samoistnego. Ma ustalać ich właściwości i składniki.

Teoria Przyrody: Arystoteles w przyrodzie dopatrywał się tych czynników, które jego metafizyka uznała za czynniki istotne bytu, a więc: substancji, formy, energii i celu. W jego koncepcji przyroda była więc: 1) substancjalna, 2) jakościowa, 3) dynamiczna, 4) celowa. Arystoteles wrócił do obrazu świata opartego na postrzeganiu zmysłowym. W astronomii odrzucił hipotezę ruchu Ziemi i głosił, że Ziemia jest nieruchomym środkiem świata, dookoła którego krążą sfery gwiezdne. Co więcej, ponieważ zakładał, że ruch nie może trwać, jeśli nie jest pod trzymywany, twierdził, że istnieją siły poruszające nieustannie te sfery i że wobec doskonałości owych ruchów są to siły istot boskich.

Świat

Świat jest wieczny, i jednocześnie przestrzennie ograniczony. Jest wieczny, gdyż materia, z której się składa, będąc warunkiem wszelkiego rozwoju nie może być wynikiem rozwoju; nie powstała, więc jest wieczna, a wraz z nią cały świat materialny. Znany nam świat jest światem jedynym. Odbywa się w nim jeden i ten sam proces stopniowego formowania materii, urzeczywistnienia tego, co w niej potencjalnie założone. A więc świat stanowi jednolity łańcuch przyczynowo i celowo powiązanych zdarzeń. Zasadniczym jego przekonaniem było to, że musi istnieć pierwsza przyczyna, i że ona musi posiadać właściwości inne niż znane nam rzeczy. Te bowiem są wynikiem działania przyczyn, tamta zaś nie mając przyczyny istnieje sama przez się; te są więc bytem zależnym, a pierwsza przyczyna bytem niezależnym. I takie ma własności: 1) jest nieruchomy i niezmienny, 2) jest niezłożony, 3) jest niematerialny, 4) jest istotą duchową, 5) jest rozumem, 6) porusza świat będąc celem świata, 7) działaniem rozumu może być jedynie myślenie, a przedmiotem myślenia w tym przypadku jest jedynie sam rozum, 8) świat jest jeden, 9) jest konieczny, 10) jest doskonały. Jeśli istnieje świat, to istnieje również absolut.



Kosmologia

Dualizm świata i Boga, niedoskonałego i doskonałego bytu w kosmologii powiadał, że Bóg działa w sposób niezmienny. A więc ruch, którego jest sprawcą musi być niezmienny. Takim ruchom podlega jedynie niebo ze stałymi gwiazdami - tzw. "pierwsze niebo" (zewnętrzny okrąg świata); tylko jego ruch pochodzi bezpośrednio od Boga. Tutaj "pierwsza przyczyna" działa bezpośrednio. Ruch pozostałych sfer jest podobny do ruchu pierwszego nieba, i wprawiane są w ruch przez istoty podobne do pierwszej przyczyny, tylko mniej doskonałe. - Są więc we wszechświecie dwa okręgi - niebiański i ziemski, a natura ich jest zupełnie odmienna.



Dusza:

Wyróżniał trzy rodzaje duszy: 1) dusza roślinna - powoduje ożywianie się i rośnięcie, nie jest zdolna do postrzegania; 2) dusza zwierzęca - posiada już zdolność postrzegania, z tym wiąże się przyjemność i przykrość, a wraz z nimi pożądanie przyjemności i popęd do unikania przykrości - więc posiada uczucia i popędy i ma funkcje psychiczne; 3) dusza myśląca - posiada ją jedynie człowiek, bo on posiada rozum; rozum poznaje zarówno byt jak i dobro, znając zaś dobro, kieruje wolą; rozum, gdy kieruje wolą nazywa się praktycznym, w odróżnieniu od teoretycznego, czyli poznającego. Wszelka władza poznawcza duszy musi być receptywna, gdyż nie można poznać z siebie. Jednak dusza czysto receptywna byłaby maszyną poruszaną z zewnątrz. Arystoteles uznawał, że maszynami są dusze niższe, ale dusza rozumna musi być samorzutna, musi być pierwszą przyczyną swoich działań. Tą sprzeczność Arystoteles usuwał poprzez teorię dwojakiego rodzaju rozumu: biernego i czynnego.



Religia:

Arystoteles twierdził, że nie ma innego dobra niż realne. Ludzie w życiu stawiają sobie różne cele, ale istnieje cel najwyższy. - Jest to najwyższe osiągalne dobro. Eudajmonizm, podający eudajmonię (szczęście) za dobro najwyższe, oznaczał, że tym najwyższym dobrem nie jest dobro idealne, zewnętrzne, społeczne, ale jest nim doskonałość jednostki. Według Arystotelesa, ta doskonałość polegała na działaniu rozumu, jako osnowie doskonałego życia. Rozróżniał cnoty: 1) dianoetyczne, jak mądrość, rozsądek; 2) etyczne - hojność, męstwo. Cnót jest tyle ile właściwych człowiekowi czynności. Np. rozumnym stosunkiem do lęku jest męstwo, które jest pośrodku - między tchórzostwem a zuchwalstwem. Na tej podstawie określał cnotę jako "usposobienie zachowujące środek". Doktryna środka była najsławniejszą z teorii etycznych Arystotelesa.


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna