Рассказ о строении вещества: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Более того. Периодический закон явился огромным толчком к дальнейшему развитию наук, могучим незаменимым помощником учёных в новых исследованиях вещества. Таким же помощником учёных великий закон является и в наши дни!

3. Что же такое атом?

Открытый гением Менделеева великий закон порождал новые смелые мысли. В самом деле, периодическая система элементов открыла их родство друг с другом. Но чем объяснить, что свойства всех атомов, какие только существуют в природе, изменяются так закономерно? Ведь ещё Менделеев говорил о том, что свойства различных атомов зависят как от их массы, так и от их состава. А что значит состав атома? Ведь химики XIX века привыкли думать, что атом — это действительно «атом», то-есть нечто «неделимое» («атом» — по-гречески «неделимый»). Но так ли это в действительности? Да и как можно себе представить, что существуют какие-то, пусть самые мельчайшие, частички, которые никак нельзя разделить? Не правильнее ли будет предположить, что атом — это такая частичка вещества, которая неделима только в том смысле, что является самой маленькой частичкой, отражающей свойства какого-то вполне определённого вещества? Ведь это будет равносильно тому же, что мы наблюдаем и при делении какого-либо сложного вещества.

Возьмём, скажем, воду. Мы можем её делить до тех пор, пока у нас не останется самая крохотная частичка этого вещества — его молекула. Молекула воды будет наименьшей частичкой, имеющей свойства воды. Дальнейшее деление такой частички приведёт уже к исчезновению воды как вполне определённого вещества. Тем не менее разделить молекулу воды можно, её можно разбить на три части — один атом кислорода и два атома водорода. Эти частички — осколки молекулы воды — уже не будут иметь ничего общего с водой, но они реально существуют.

Почему же нельзя допустить нечто подобное и по отношению к атомам различных веществ?

О сложности строения атомов говорит и другое важное обстоятельство. Мы уже знаем, что свойства атомов периодически повторяются по мере возрастания их атомных весов так, как будто бы в строении атомов повторяются какие-то сходные черты. Об этом писал Менделеев сразу же после открытия своего замечательного закона:

«…При всей видимой простоте дела ныне еще нет возможности утверждать какую-либо гипотезу, достаточно объясняющую этот закон периодичности… Легко предположить, но ныне пока нет возможности доказать… что атомы простых тел суть сложные вещества, образованные сложением некоторых еще меньших частей (ультиматов), что называемое нами неделимым (атом) — неделимо только обычными химическими силами».

К этой же мысли приходили и другие, наиболее прозорливые умы прошлого века. Первым совершенно чётко об этом сказал другой замечательный русский химик XIX столетия А. М. Бутлеров, так много сделавший для изучения строения молекул сложных химических соединений:

«…атомы…неделимы не по своей природе, а неделимы только доступными нам средствами и сохраняются лишь в тех химических процессах, которые известны теперь, но могут быть разделены в новых процессах, которые будут открыты впоследствии. Такое строгое отношение к понятию об атоме вполне отвечает духу точной науки…»

Об этом же в прошлом столетии писал Энгельс: «…Атомы отнюдь не являются чем-то простым, не являются вообще мельчайшими известными нам частицами вещества».

Интересно высказывание Н. А. Морозова.

«Можно ли заключить, — писал он в прошлом веке, — что атомы не распадаются никогда на более первоначальные частички при каких-либо иных космических условиях, вроде тех небесных пожаров, которые обнаруживаются время от времени при спектральном исследовании внезапно вспыхивающих звезд?

Конечно нет! Есть много данных, что атомы химических элементов совершают свою эволюцию в бесконечной истории мироздания».

Морозов считал, что атомы состоят из центральной части и лёгких электрических частиц.

Более того, о сложном строении атома уверенно говорил московский профессор М. Г. Павлов еще в первой четверти прошлого века! Убеждённый атомист, он писал в те годы в своих лекциях, что атом представляет собой сложную систему, наподобие солнечной.

Подробную картину строения атома, основанную на математических расчетах, давал в конце прошлого века русский химик Б. Н. Чичерин.

Новый великий вопрос встал перед наукой XIX века: что же таит в себе атом? Как устроена, из чего состоит эта мельчайшая частичка вещества?

Решили эту новую загадку вещества учёные нашего, XX века.

VI. НА ПОРОГЕ НОВОГО МИРА

1. Электрические заряды и атом

Кто из вас не знает такого опыта: если гребешок из пластмассы слегка потереть куском сукна, то гребешок, а также суконка приобретают способность притягивать к себе различные лёгкие тела — кусочки бумаги, пушинки. Говорят, гребешок и суконка в этом случае «наэлектризовываются», приобретают «электрический заряд».

Убедиться в том, что оба натёртых тела — гребешок и суконка — действительно приобретают электрические заряды, можно при помощи простого физического прибора — электроскопа. Этот прибор представляет собой стеклянный или металлический сосуд, закрытый пробкой из эбонита, янтаря или другого вещества, в котором движение электрических зарядов невозможно (такие вещества называются изоляторами). В пробку вставлен металлический стержень, а к концу его прикреплены два тонких, лёгких алюминиевых или золотых листочка или же листочки из папиросной бумаги.

Если металлический стержень зарядить, то-есть перенести на него электрический заряд с какого-либо наэлектризованного тела, то листочки электроскопа разойдутся. И чем больше будет заряд стержня, тем сильнее разойдутся листочки электроскопа. Если удалить со стержня заряд, например, дотронувшись до него пальцем, то листочки под действием собственной тяжести снова сойдутся.

Поднесите поочерёдно оба натёртых тела к стержню электроскопа — его листочки в обоих случаях разойдутся. И вот что интересно: в том и другом случае листочки прибора разойдутся на один и тот же угол. Это говорит о том, что оба заряда, возникшие на гребешке и на суконке, одинаковы по величине.

Если же вы перенесёте электрические заряды с гребешка и суконки — один за другим — на электроскоп, не разряжая его после перенесения заряда с гребешка, то листки электроскопа сначала разойдутся, а потом снова упадут. Оба заряда как бы уничтожат, нейтрализуют друг друга!

Выходит, что если по количеству заряды на суконке и гребешке и равны друг другу, то в качественном отношении они различны.

И действительно, было установлено, что в природе существуют электрические заряды двух «родов».

Чтобы различать эти два вида электрических зарядов, один из них называют положительным и обозначают знаком «+», а другой заряд отрицательным и обозначают знаком «—».

Таким образом, при электризации двух тел — и не только при электризации трением — на них всегда возникают заряды обоих видов и притом в одинаковом количестве.

Если зарядить два лёгких пробковых шарика зарядами одного и того же знака, то шарики будут отталкиваться друг от друга, словно их отбрасывает какая-то сила. И, наоборот, когда шарики имеют электрические заряды разных знаков, они притягиваются друг к другу (рис. 10).