STAVBA ATOMU Aleš Lacina Přírodovědecká fakulta MU, Brno
Cesty, po nichž lidský rozum dospěl k pravdě, jsou hodny většího obdivu než dosažený cíl. Johannes Kepler
LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ
ODKUD TO VÍME? Již staří Řekové... Moderní experimentální techniky...
LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ ATOMY MAJÍ VNITŘNÍ STRUKTURU
ODKUD TO VÍME? První tušení Dmitrij Mendělejev James C. Maxwell Experimentální důkaz RADIOAKTIVITA Henri Becquerel Ernest Rutherford Frederick Soddy
(PŘIROZENÁ) RADIOAKTIVITA 1896 Becquerel 1899 Rutherford 1900 Villard objev méně pronikavé a pronikavější b nejpronikavější g 1900 Rutherford průchod radioaktivního záření mag. (el.) polem a ~ He b ~ e g ~ 0 elm.z. 1902 Rutherford & Soddy Při emisi a- a b-záření dochází k chemickým změnám ve vzorku: jev má původ v atomu atomy nejsou neměnné
ELEKTRON Výboje v plynech 1850 vzduch; p» - 10 3 atm, U» 1000 V Ne, Kr, Ar,... Heinrich Geissler
Katodové záření 1858 p» 10-5 - 10-6 atm, U Julius Plücker odklonění magnetickým polem ~ 1870 William Crookes mechanické účinky tepelné účinky světélkování minerálů
Vývoj názorů na povahu katodového záření 1879 Crookes záporně nabité molekuly zbytkového plynu 1883 Heinrich Hertz neodchylují se v elektrickém poli 1894 Lenard 1895 Perrin velká pronikavost
1896 Joseph John Thomson
měrný náboj: æ ç è q m ö ø = Ε D v 2 æ l çl è l 2 ö ø
r r F mag = - F el velikosti: q r r r ( v B) = q E Þ v = E B
měrný náboj korpuskule katodového záření: ( ) 1 11 2 kg C 10 1 0 2 - - @ ø ö ç è æ = ø ö ç è æ. l L l B E D m q největší do té doby známý měrný náboj: 1 7 H H H kg C 10 9 6 - = = ø ö ç è æ. m q m q KORPUSKULE KATODOVÉHO ZÁŘENÍ [THOMSON] III ELEKTRON [STONEY]
LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ ATOMY MAJÍ VNITŘNÍ STRUKTURU ELEKTRON OBJEVEN JAKO ZÁPORNĚ NABITÝ MIKROOBJEKT S MIMOŘÁDNĚ VELKÝM MĚRNÝM NÁBOJEM (q/m)
æ ç è q m ö ø e» æ q 1000 ç è m ö ø H možnosti: 1 1000» H H q» e q, m e m m m,» H e H» e q 1000 q v q ö ç èmø æ æ ö, m ¹ m» ø q ¹ q, e H e H e q 1000 ç è m H
æ ç è q m ö ø e» æ q 1000 ç è m ö ø H možnosti: 1 1000» H H q» e q, m e m m m,» H e H» e q 1000 q v q ö ç èmø æ æ ö, m ¹ m» ø q ¹ q, e H e H e q 1000 ç è m H
LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ ATOMY MAJÍ VNITŘNÍ STRUKTURU ELEKTRON OBJEVEN JAKO ZÁPORNĚ NABITÝ MIKROOBJEKT S MIMOŘÁDNĚ VELKÝM MĚRNÝM NÁBOJEM (q/m) ELEKTRON JE MIKROOBJEKT S RELATIVNĚ MALOU HMOTNOSTÍ NESOUCÍ NÁBOJ BĚŽNÉ VELIKOSTI
ELEKTRON MIKROOBJEKT: æ q ç è m ö ø e = = - - 11 1.0 10 C kg 11 1.76 10 C -1 kg -1 [1897 Thomson] [dnešní hodnota] q III - e ß e m e @ =» = - - 1 10-19 1.6 10-10 30 9.1 10 kg -31-19 C C kg [1898 Thomson] [ 1911 Millikan ~ dnešní hodnota]
ELEKTRONY lze uvolnit z různých látek dostatečně velkým ZAHŘÁTÍM TERMOEMISE OSVĚTLENÍM FOTOEMISE 1897 Thomson - katodové záření 1879 Edison - žárovka 1901 Richardson 1887 Hertz 1905 Einstein ELEKTRICKÝM POLEM AUTOEMISE VŠECHNY ELEKTRONY JSOU STEJNÉ
LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ ATOMY MAJÍ VNITŘNÍ STRUKTURU ELEKTRON OBJEVEN JAKO ZÁPORNĚ NABITÝ MIKROOBJEKT S MIMOŘÁDNĚ VELKÝM MĚRNÝM NÁBOJEM (q/m) ELEKTRON JE MIKROOBJEKT S RELATIVNĚ MALOU HMOTNOSTÍ NESOUCÍ NÁBOJ BĚŽNÉ VELIKOSTI VŠECHNY LÁTKY OBSAHUJÍ ELEKTRONY
LÁTKA ATOMY ELEKTRONY NEUTRÁLNÍ ATOMY OBSAHUJÍCÍ ELEKTRONY
LÁTKA ATOMY ELEKTRONY NEUTRÁLNÍ ATOMY OBSAHUJÍCÍ ELEKTRONY
LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ ATOMY MAJÍ VNITŘNÍ STRUKTURU ELEKTRON OBJEVEN JAKO ZÁPORNĚ NABITÝ MIKROOBJEKT S MIMOŘÁDNĚ VELKÝM MĚRNÝM NÁBOJEM (q/m) ELEKTRON JE MIKROOBJEKT S RELATIVNĚ MALOU HMOTNOSTÍ NESOUCÍ NÁBOJ BĚŽNÉ VELIKOSTI VŠECHNY LÁTKY OBSAHUJÍ ELEKTRONY ATOMY JSOU ELEKTRICKY NEUTRÁLNÍ
LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ ATOMY MAJÍ VNITŘNÍ STRUKTURU ELEKTRON OBJEVEN JAKO ZÁPORNĚ NABITÝ MIKROOBJEKT S MIMOŘÁDNĚ VELKÝM MĚRNÝM NÁBOJEM (q/m) ELEKTRON JE MIKROOBJEKT S RELATIVNĚ MALOU HMOTNOSTÍ NESOUCÍ NÁBOJ BĚŽNÉ VELIKOSTI VŠECHNY LÁTKY OBSAHUJÍ ELEKTRONY ATOMY JSOU ELEKTRICKY NEUTRÁLNÍ ELEKTRONY JSOU SOUČÁSTÍ ATOMŮ
ATOM M A TISÍCE ELEKTRONŮ M = - 1 M 2 STEJNÝ POČET OBDOBNÝCH KLADNĚ NABITÝCH ČÁSTIC M = 1 M 2 A A NEVELKÝ POČET ELEKTRONŮ M - << M A "KLADNÉ ZÁVAŽÍ" MAJÍCÍ STEJNĚ VELKÝ KLADNÝ NÁBOJ M @ M A
ATOM M A TISÍCE ELEKTRONŮ M = - STEJNÝ POČET OBDOBNÝCH KLADNĚ NABITÝCH ČÁSTIC M = 1 M 2 1 M 2 A A NEVELKÝ POČET ELEKTRONŮ M - << M A "KLADNÉ ZÁVAŽÍ" MAJÍCÍ STEJNĚ VELKÝ KLADNÝ NÁBOJ M @ M A
LÁTKY SE SKLÁDAJÍ Z ATOMŮ ATOMY MAJÍ VNITŘNÍ STRUKTURU ELEKTRON OBJEVEN JAKO ZÁPORNĚ NABITÝ MIKROOBJEKT S MIMOŘÁDNĚ VELKÝM MĚRNÝM NÁBOJEM (q/m) ELEKTRON JE MIKROOBJEKT S RELATIVNĚ MALOU HMOTNOSTÍ NESOUCÍ NÁBOJ BĚŽNÉ VELIKOSTI VŠECHNY LÁTKY OBSAHUJÍ ELEKTRONY ATOMY JSOU ELEKTRICKY NEUTRÁLNÍ ELEKTRONY JSOU SOUČÁSTÍ ATOMŮ ATOM OBSAHUJE NEVELKÝ POČET ELEKTRONŮ A "KLADNÉ ZÁVAŽÍ" přesně kompenzující náboj elektronů a rozhodujícím způsobem ovlivňující hmotnost atomu
PRVNÍ MODELY ATOMU Philipp Lenard 1903 - dynamidový 1903 - saturnský V V d a» 10-12 Hantaro Nagaoka 1902, 1904 - pudinkový William Thomson (lord Kelvin) Joseph John Thomson