зВ
ATOM
участия ядра А.: вследствие большой по сравнению с электронами массы ядра, его колебания в луче света очень слабы, и количество рассеянного света ничтожно. Те из электронов, которые связаны очень большими силами, также рассеивают меньше, чем свободные. В легких элементах, однако, все электроны оказываются достаточно подвижными, чтобы участвовать в рассеянии. Томсон пришел к выводу, что число электронов в А. вовсе не так велико, как это раньше предполагали (по сложности спектров, напр.), и что оно приблизительно равно половине атомного веса. Атомный вес элементов в среднем увеличивается на две единицы при переходе в системе Менделеева от одного элемента к следующему, следовательно, число электронов увеличивается на единицу. И действительно, позднейшие точные измерения не оставляют сомнения в том, что число электронов в первом А. периодической системы — водороде — равно единице и увеличивается каждый раз на единицу при переходе к следующему по порядку элементу.
Т. о., число электронов в А. точно равно порядковому номеру, занимаемому им в системе Менделеева.
Отрицательный заряд всех электронов в А. должен компенсироваться равным ему положительным зарядом атомного ядра. Заряд же ядра можно, независимо от этого подсчета, определить по той силе отталкивания, которую испытывают проходящие мимо ядра альфа-частицы, или же по той силе притяжения, к-рую испытывают вблизи ядра электроны. Вычисленный из этих данных заряд ядра, действительно, оказался для всех элементов равным заряду электронов.
Электроны во всех А. одинаковы; атомы могут терять часть своих электронов или даже все свои электроны, приобретать лишние или же обмениваться электронами, не теряя при этом своей индивидуальности, не переставая быть А. того же химич. элемента. В противоположность этому, ядра различных А. индивидуальны. Пока ядро не изменилось, мы всегда имеем дело с тем же элементом, каково бы ни было число и расположение окружающих ядро электронов; поэтому правильнее определять элементы по неизменному заряду их ядра, а не по изменчивому числу электронов. Физические же и химич. свойства данного вещества, как мы увидим, зависят от состояния электронной оболочки, окружающей ядро атома.
Изложенное представление об А. изображает его, примерно, как нек-рый объем, радиус к-рого приблизительно равен 10—8 см; в центре этого объема расположено очень малое ядро, радиус к-рого в 10.000 раз меньше, — не больше 10~1а см; вокруг ядра, на бблыпих по сравнению с его размерами расстояниях, вращается несколько электронов, еще меньших по размеру, чем ядро.
Вся остальная часть пространства внутри А. свободна; занятой оказывается только 10“1а часть объема А., т. — е. еще меньшая часть, чем занято в солнечной системе солнцем и планетами. В самом плотном теле ядрами и электронами действительно занята меньшая часть тела, чем звездами в мировом пространстве; почти все пространство в телепусто, — свободно от материи. Если тело оказывает тем не менее столь сильное сопротивление сжатию, то это определяется силами электрических взаимодействий между отдельными зарядами и центробежной силой их вращения, противодействующими их сближению (см. Молекулярные силы).
Приложение теории квант. Теория Бора.
Указанных соображений и фактов еще далеко не достаточно, чтобы построить количественную теорию строения А. и предвычислить его физико-химич. свойства. В частности, выведенное нами уравнение (I) не определяет еще радиуса орбиты г, по к-рой вращается электрон, а без этого нельзя определить и скорость вращения v. Между тем, несомненно, что во всех А. данного вещества электроны движутся по нек-рым строго определенным орбитам, и в природе никогда не встречаются все те бесконечно разнообразные орбиты, к-рые, казалось бы, возможны на основании уравнения (I).
Если бы электроны могли двигаться по каким угодно орбитам, то в различных А. того же вещества встречались бы разные орбиты электронов, и свет, испускаемый ими, не мог бы обладать такими строго постоянными частотами, как мы это наблюдаем в спектрах газов. Чем же выделяются действительно существующие в А. орбиты электронов среди многообразия других возможностей? Ответ на этот вопрос нашел в 1913 Нильс Бор, обратив внимание на то, что такое же выделение определенных движений из всех других обнаружила уже с начала 20 в. созданная Планком теория квант в явлениях излучения и поглощения света, в тепловых колебаниях твердых тел, в движениях А. внутри сложных молекул и в ряде других явлений. Везде обнаружилось, что всякий обмен энергиями между двумя частицами происходит всегда целыми порциями, при чем самая величина таких порций или квант (см.) энергии тем больше, чем прочнее закреплена данная частица. Чем прочнее связывающие ее силы, тем быстрее она колеблется, а величина кванты энергии оказывается пропорциональной числу колебаний частицы в единицу времени. Обозначим число колебаний в секунду через у, тогда кванта энергии CZ, отдаваемая или получаемая такой частицей, равна U=hv, где h — нек-рая (установленная Планком) постоянная величина, равная 6, 55. 10~27 эрах сек. Частица никогда не получает и не отдает дробной части такой кванты U; она и сама, следовательно, может обладать только энергией, равной целому числу квант Лу.
Мы до сих пор еще не знаем истинной причины квантовых законов, но в самых разнообразных случаях мы убедились в их правильности; поэтому мы пользуемся этими законами. П. С. Эренфест разработал общую теорию квант. Он нашел те неизменные «инвариантные» величины, к-рые в каждом данном движении сохраняются, пока тело не получит извне или не отдаст наружу нек-рого количества энергии. В этом случае эта инвариантная величина сразу перескакивает на величину h, тогда как энергия возрастает или убывает па величину Av. Для
