Pomysł, że wszystkie substancje na świecie składają się z atomów, narodził się w V wieku pne, kiedy starożytny grecki myśliciel Demokryt sugerował, że wszystko, co istnieje, składa się z najmniejszych poruszających się cząstek. Można jedynie założyć, że najprawdopodobniej nie jest to pozbawione znaczenia. Przez wiele stuleci po Demokrycie atomy były okresowo przywoływane, ale ta hipoteza nie była popularna w tamtych odległych czasach. W XIX wieku hipoteza atomowa pojawiła się ponownie na horyzoncie naukowym.
Modele struktury atomu
Naukowcy szukali modelu, który mógłby w zadowalający sposób opisać obraz prawdziwego świata. Atom okazał się bardzo odpowiednim modelem. Chociaż atomów nie można zobaczyć, ale pozwalając im istnieć, naukowcy mogli wyjaśnić to, co zaobserwowali w swoich eksperymentach i przyrodzie.
Naukowcy byli przekonani o istnieniu atomów na długo zanim mogli to udowodnić. Model działał, chociaż nikt nie mógł udowodnić swojej prawdy. Na przykład na początku XIX wieku angielski naukowiec John Dalton, badając prawa reakcji chemicznych, odkrył, że dwie substancje zawsze reagują chemicznie w tej samej stałej proporcji. Na przykład połączenie jednej części tlenu i dwóch części wodoru daje wodę.
Sugeruje to, że atomy jednej substancji, równe masowo, łączą się z atomami innej substancji (to znaczy z atomami o innej masie). W przypadku tworzenia wody jeden atom tlenu łączy się z dwoma atomami wodoru.Model atomowy pomógł zrozumieć, co dokładnie obserwował Dalton w swoich eksperymentach. Istnieją dalsze proste dowody na istnienie atomów.
Jeśli spojrzysz na mikroskop na cząsteczki pyłku zawieszone w wodzie, zobaczysz, że wykonują chaotyczne ruchy. Dlaczego? Naukowcy sugerują, że może to wynikać z faktu, że cząsteczki pyłku zderzają się z licznymi atomami lub grupami atomów, które naukowcy nazwali cząsteczkami (na przykład cząsteczki w wodzie zderzają się z cząsteczkami wody).
Z czego składa się atom?
Naukowcy, którzy zgodzili się z teorią atomową, wierzyli, że atom składa się z małych elektrycznie naładowanych cząstek - dodatnich i ujemnych, które po połączeniu w atom, jak w kuli, neutralizują się nawzajem i sprawiają, że atom jako całość jest elektrycznie neutralny. Ale w 1907 roku angielski fizyk Ernest Rutherford, swoimi eksperymentami, udowodnił, że nie jest to do końca prawda.
Rutherford Experience
Rutherford zbombardował złotą folię szybkim strumieniem dodatnio naładowanych cząstek. Uważał, że cząsteczki przechodzą przez folię. Niektóre dodatnio naładowane cząstki przeleciały przez folię. I niektórzy nie mogli tego zrobić. Co więcej, odbili się rykoszetem do eksperymentatora, jakby odepchnęła je jakaś siła ukryta w folii. Rutherford był zaskoczony. Powiedział, że to tak samo, jak zaczyna palić garnek na włóknistym papierze i nagle zobaczyć, jak garnek leci z czoła garncarza.
Planetarny model atomowy - rdzeń atomowy
Eksperymenty Rutherforda pomogły potwierdzić hipotezę atomową i zrozumieć, jak działa atom. Stało się jasne, że cząsteczki dodatnie i ujemne nie są równomiernie rozmieszczone w atomie. Gdyby tak było, wówczas dodatnio naładowane cząstki w eksperymencie Rutherforda nie byłyby odpychane z taką siłą. Stąd jądro atomu nie jest neutralne. W środku atomu znajduje się gęsta kula cząstek, to znaczy w środku, zwanym jądrem atomu, znajdują się dodatnio naładowane protony i neutralne neutrony.
W znacznej odległości od jądra ujemnie naładowane cząstki - elektrony - obracają się wokół swoich orbit wokół niego. Ponieważ ładunek dodatni ma wartość równą ładunkowi ujemnemu, atom jako całość jest elektrycznie obojętny. Nie ponosi żadnej opłaty.
Ale sam rdzeń jest koncentracją ładunku dodatniego. Wiele dodatnich cząstek w eksperymencie Rutherforda przeleciało zbyt blisko dodatnio naładowanego jądra atomu złota. Ponieważ ładunki dodatnie wzajemnie się odpychają, cząstki te odfrunęły w kierunku eksperymentatora. To skłoniło go do pomysłu, w jaki sposób atomy są faktycznie ułożone.
Kwarki
Protony i neutrony to cząstki, które chociaż same w sobie są małe, składają się z jeszcze mniejszych cząstek zwanych kwarkami. Dzisiaj naukowcy uważają, że protony i neutrony składają się z jeszcze mniejszych cząstek zwanych kwarkami.
Kwarki to nowy model, który lepiej wyjaśnia zachowanie atomów w prawdziwym świecie. I tak jak wcześniej naukowcy szukali eksperymentalnych dowodów na istnienie atomów, teraz szukają prawdziwych dowodów na kwarki.