Atomu definīcijas struktūras kodolplanētu modelis. Atomu planētu modelis

Atoma planetāro modeli 1910. gadā ierosināja E. Rezerfords. Pirmos pētījumus par atoma uzbūvi viņš veica ar alfa daļiņu palīdzību. Pamatojoties uz rezultātiem, kas iegūti eksperimentos par to izkliedi, Rezerfords ierosināja, ka viss atoma pozitīvais lādiņš ir koncentrēts niecīgā kodolā tā centrā. No otras puses, negatīvi lādētie elektroni ir sadalīti pārējā tilpuma daļā.

Nedaudz fona

Pirmo izcilo minējumu par atomu esamību izdarīja sengrieķu zinātnieks Demokrits. Kopš tā laika ideja par atomu esamību, kuru kombinācijas dod visas mums apkārt esošās vielas, nav atstājusi zinātnieku iztēli. Ik pa laikam pie tās vērsās dažādi tās pārstāvji, taču līdz 19. gadsimta sākumam to konstrukcijas bija tikai hipotēzes, kas nebija pamatotas ar eksperimentāliem datiem.

Visbeidzot, 1804. gadā, vairāk nekā simts gadus pirms atoma planētas modeļa parādīšanās, angļu zinātnieks Džons Daltons sniedza pierādījumus par tā esamību un ieviesa atomu svara jēdzienu, kas bija tā pirmā kvantitatīvā īpašība. Tāpat kā viņa priekšgājēji, viņš iztēlojās atomus kā mazākos matērijas gabaliņus, kā cietas bumbiņas, kuras nevarēja sadalīt vēl mazākās daļiņās.

Elektrona atklāšana un pirmais atoma modelis

Pagāja gandrīz gadsimts, kad beidzot 19. gadsimta beigās arī anglis J. J. Tomsons atklāja pirmo subatomisko daļiņu — negatīvi lādētu elektronu. Tā kā atomi ir elektriski neitrāli, Tomsons domāja, ka tiem ir jāsastāv no pozitīvi lādēta kodola ar elektroniem, kas izkliedēti visā tā tilpumā. Balstoties uz dažādiem eksperimentu rezultātiem, 1898. gadā viņš ierosināja savu atoma modeli, ko dažkārt sauca par "plūmēm pudiņā", jo atoms tajā tika attēlots kā sfēra, kas piepildīta ar kādu pozitīvi lādētu šķidrumu, kurā tika iestrādāti elektroni, kā " plūmes pudiņā. Šāda sfēriskā modeļa rādiuss bija aptuveni 10 -8 cm. Šķidruma kopējais pozitīvais lādiņš ir simetriski un vienmērīgi līdzsvarots ar elektronu negatīvajiem lādiņiem, kā parādīts attēlā zemāk.

Šis modelis apmierinoši izskaidro faktu, ka, karsējot vielu, tā sāk izstarot gaismu. Lai gan šis bija pirmais mēģinājums saprast, kas ir atoms, tas neapmierināja Rezerforda un citu vēlāk veikto eksperimentu rezultātus. Tomsons 1911. gadā piekrita, ka viņa modelis vienkārši nevarēja atbildēt, kā un kāpēc notiek eksperimentos novērotā α-staru izkliede. Tāpēc tas tika pamests, un tas tika aizstāts ar perfektāku planētu atoma modeli.

Kā atoms vispār ir sakārtots?

Ernests Rezerfords sniedza skaidrojumu par radioaktivitātes fenomenu, kas viņu atnesa Nobela prēmija, taču viņa nozīmīgākais ieguldījums zinātnē bija vēlāk, kad viņš konstatēja, ka atoms sastāv no blīva kodola, ko ieskauj elektronu orbītas, tāpat kā Sauli ieskauj planētu orbītas.

Saskaņā ar atoma planētu modeli lielākā daļa tā masas ir koncentrēta niecīgā (salīdzinājumā ar visa atoma lielumu) kodolā. Elektroni pārvietojas ap kodolu, pārvietojoties neticamā ātrumā, bet lielākā daļa atomu tilpuma ir tukša telpa.

Kodola izmērs ir tik mazs, ka tā diametrs ir 100 000 reižu mazāks nekā atoma diametrs. Kodola diametru Rezerfords novērtēja kā 10 -13 cm, atšķirībā no atoma izmēra - 10-8 cm Ārpus kodola elektroni griežas ap to ar lieli ātrumi, kā rezultātā rodas centrbēdzes spēki, kas līdzsvaro elektrostatiskos pievilkšanās spēkus starp protoniem un elektroniem.

Rezerforda eksperimenti

planētu modelis atoms radās 1911. gadā pēc slavenā eksperimenta ar zelta foliju, kas ļāva iegūt fundamentālu informāciju par tā uzbūvi. Rezerforda ceļš uz atklājumiem atoma kodols ir labs piemērs radošuma loma zinātnē. Viņa meklējumi sākās jau 1899. gadā, kad viņš atklāja, ka daži elementi izdala pozitīvi lādētas daļiņas, kas var iekļūt jebko. Viņš šīs daļiņas sauca par alfa (α) daļiņām (tagad mēs zinām, ka tās bija hēlija kodoli). Tāpat kā visi labie zinātnieki, Raterfords bija ziņkārīgs. Viņš domāja, vai alfa daļiņas var izmantot, lai noskaidrotu atoma uzbūvi. Rezerfords nolēma vērst alfa daļiņu staru uz ļoti plānas zelta folijas loksni. Viņš izvēlējās zeltu, jo ar to varēja izgatavot līdz 0,00004 cm biezas loksnes. Aiz zelta folijas loksnes viņš novietoja ekrānu, kas spīdēja, kad tam skāra alfa daļiņas. To izmantoja, lai noteiktu alfa daļiņas pēc tam, kad tās bija izgājušas cauri folijai. Neliela sprauga ekrānā ļāva alfa daļiņu staram sasniegt foliju pēc iziešanas no avota. Dažiem no tiem ir jāiziet cauri folijai un jāturpina kustēties tajā pašā virzienā, bet otrai daļai jāatlec no folijas un jāatstaro asos leņķos. Eksperimenta shēmu var redzēt zemāk esošajā attēlā.

Kas notika Rezerforda eksperimentā?

Pamatojoties uz J. J. Tomsona atoma modeli, Raterfords pieņēma, ka pozitīvā lādiņa cietie apgabali, kas aizpilda visu zelta atomu tilpumu, novirzīsies vai saliektu visu alfa daļiņu trajektorijas, ejot cauri folijai.

Tomēr lielākā daļa alfa daļiņu izgāja cauri zelta folijai, it kā tās tur nebūtu. Šķita, ka viņi iet cauri tukšai vietai. Tikai daži no tiem novirzās no taisnā ceļa, kā jau sākumā bija paredzēts. Zemāk ir diagramma, kurā parādīts attiecīgajā virzienā izkliedēto daļiņu skaits pret izkliedes leņķi.

Pārsteidzoši, niecīga daļiņu procentuālā daļa atlēca no folijas, piemēram, basketbola bumba, kas atsitās no aizmugures. Rezerfords saprata, ka šīs novirzes radās tiešas sadursmes rezultātā starp alfa daļiņām un atoma pozitīvi lādētajām sastāvdaļām.

Kodols ieņem centrālo vietu

Pamatojoties uz niecīgo alfa daļiņu procentuālo daudzumu, kas atspoguļojas no folijas, mēs varam secināt, ka viss pozitīvais lādiņš un gandrīz visa atoma masa ir koncentrēta vienā nelielā laukumā, un pārējā atoma daļa lielākoties ir tukša vieta. Rezerfords koncentrētā pozitīvā lādiņa laukumu sauca par kodolu. Viņš paredzēja un drīz vien atklāja, ka tajā ir pozitīvi lādētas daļiņas, kuras viņš nosauca par protoniem. Rezerfords prognozēja neitrālu atomu daļiņu, ko sauc par neitroniem, esamību, taču viņam neizdevās tās atklāt. Tomēr viņa students Džeimss Čadviks tos atklāja dažus gadus vēlāk. Zemāk esošajā attēlā parādīta urāna atoma kodola struktūra.

Atomi sastāv no pozitīvi lādētiem smagiem kodoliem, kurus ieskauj negatīvi lādētas ārkārtīgi vieglas daļiņas-elektroni, kas rotē ap tiem un ar tādu ātrumu, ka mehāniskie centrbēdzes spēki vienkārši līdzsvaro to elektrostatisko pievilcību kodolam, un šajā sakarā it kā tiek nodrošināta atoma stabilitāte.

Šī modeļa trūkumi

Rezerforda galvenā ideja bija saistīta ar ideju par mazu atomu kodolu. Pieņēmums par elektronu orbītām bija tīrs pieņēmums. Viņš precīzi nezināja, kur un kā elektroni griežas ap kodolu. Tāpēc Rezerforda planētu modelis nepaskaidro elektronu sadalījumu orbītās.

Turklāt Rezerforda atoma stabilitāte bija iespējama tikai ar nepārtrauktu elektronu kustību orbītā, nezaudējot kinētisko enerģiju. Bet elektrodinamiskie aprēķini ir parādījuši, ka elektronu kustību pa jebkurām līknes trajektorijām, ko pavada ātruma vektora virziena maiņa un atbilstoša paātrinājuma parādīšanās, neizbēgami pavada elektromagnētiskās enerģijas emisija. Šajā gadījumā saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu elektrona kinētiskā enerģija ir ļoti ātri jāiztērē starojumam, un tai jākrīt uz kodolu, kā shematiski parādīts zemāk esošajā attēlā.

Bet tas nenotiek, jo atomi ir stabili veidojumi. Starp fenomena modeli un eksperimentālajiem datiem radās tipiska zinātniska pretruna.

No Rezerforda līdz Nīlsam Boram

Nākamais lielais solis uz priekšu atomu vēsturē notika 1913. gadā, kad dāņu zinātnieks Nīls Bors publicēja sīkāka atoma modeļa aprakstu. Viņa skaidrāk noteica vietas, kur varētu atrasties elektroni. Lai gan vēlāk zinātnieki izstrādās sarežģītākus atomu dizainus, Bora planētas atoma modelis būtībā bija pareizs, un liela daļa no tā joprojām ir pieņemts šodien. Tam bija daudz noderīgu pielietojumu, piemēram, to izmanto, lai izskaidrotu dažādu ķīmisko elementu īpašības, to starojuma spektra raksturu un atoma uzbūvi. Planētu modelis un Bora modelis bija vissvarīgākie pagrieziena punkti, kas iezīmēja jauna virziena rašanos fizikā - mikropasaules fizikā. Bors saņēma 1922. gada Nobela prēmiju fizikā par ieguldījumu mūsu izpratnē par atoma uzbūvi.

Ko jaunu Bora ienesa atoma modelī?

Būdams jauns vīrietis, Bors strādāja Rezerforda laboratorijā Anglijā. Tā kā Raterforda modelī elektronu jēdziens bija vāji attīstīts, Bors koncentrējās uz tiem. Tā rezultātā tika ievērojami uzlabots atoma planētu modelis. Bora postulāti, kurus viņš formulēja savā rakstā "Par atomu un molekulu uzbūvi", kas publicēts 1913. gadā, skanēja:

1. Elektroni var pārvietoties ap kodolu tikai fiksētos attālumos no tā, ko nosaka to enerģijas daudzums. Šos fiksētos līmeņus viņš sauca par enerģijas līmeņiem vai elektronu apvalkiem. Bors tās iztēlojās kā koncentriskas sfēras ar kodolu katras centrā. Šajā gadījumā elektroni ar zemāku enerģiju tiks atrasti zemākos līmeņos, tuvāk kodolam. Tie, kuriem ir vairāk enerģijas, tiks atrasti vairāk augsti līmeņi, prom no kodola.

2. Ja elektrons absorbē kādu (noteiktam līmenim diezgan noteiktu) enerģijas daudzumu, tad tas pārlēks uz nākamo, augstāku enerģijas līmeni. Un otrādi, ja viņš zaudē tikpat daudz enerģijas, viņš atgriezīsies sākotnējā līmenī. Tomēr elektrons nevar pastāvēt divos enerģijas līmeņos.

Šo ideju ilustrē attēls.

Enerģijas daļas elektroniem

Bora atoma modelis faktiski ir divu kombinācija dažādas idejas: Rezerforda atoma modelis ar elektroniem, kas griežas ap kodolu (patiesībā tas ir Bohr-Rutherford planetārais atoma modelis), un vācu zinātnieka Maksa Planka idejas par matērijas enerģijas kvantēšanu, kas publicētas 1901. gadā. Kvants (in daudzskaitlis- kvanti) ir minimālais enerģijas daudzums, ko viela var absorbēt vai emitēt. Tas ir sava veida enerģijas daudzuma diskretizācijas solis.

Ja enerģiju salīdzina ar ūdeni un vēlaties to pievienot matērijai glāzes veidā, jūs nevarat vienkārši ielej ūdeni nepārtrauktā strūklā. Tā vietā varat to pievienot nelielos daudzumos, piemēram, tējkaroti. Bors uzskatīja, ka, ja elektroni var absorbēt vai zaudēt tikai noteiktu enerģijas daudzumu, tiem vajadzētu mainīt savu enerģiju tikai par šiem fiksētajiem daudzumiem. Tādējādi tie var aizņemt tikai noteiktus enerģijas līmeņus ap kodolu, kas atbilst viņu enerģijas kvantētajam pieaugumam.

Tātad no Bora modeļa izaug kvantu pieeja, lai izskaidrotu, kāda ir atoma struktūra. Planētu modelis un Bora modelis bija sava veida soļi no klasiskās fizikas uz kvantu fiziku, kas ir galvenais instruments mikrokosmosa fizikā, tostarp atomu fizikā.

Atomu planētu modelis

Atomu planētu modelis: kodols (sarkans) un elektroni (zaļš)

Atomu planētu modelis, vai Rezerforda modelis, - vēsturiskais modelis atoma struktūra, ko ierosināja Ernests Raterfords eksperimenta ar alfa daļiņu izkliedes rezultātā. Pēc šī modeļa atoms sastāv no maza pozitīvi lādēta kodola, kurā ir koncentrēta gandrīz visa atoma masa, ap kuru pārvietojas elektroni, tāpat kā planētas pārvietojas ap sauli. Atoma planetārais modelis atbilst mūsdienu priekšstatiem par atoma uzbūvi, ņemot vērā to, ka elektronu kustībai ir kvantu raksturs un to neapraksta klasiskās mehānikas likumi. Vēsturiski Rezerforda planetārais modelis aizstāja Džozefa Džona Tomsona "plūmju pudiņa modeli", kas postulē, ka negatīvi lādēti elektroni atrodas pozitīvi lādētā atomā.

Rezerfords ierosināja jaunu atoma struktūras modeli 1911. gadā kā secinājumu no eksperimenta par alfa daļiņu izkliedi uz zelta folijas, kas tika veikts viņa vadībā. Ar šo izkliedi negaidīti liels skaits alfa daļiņas tika izkliedētas lielos leņķos, kas liecināja, ka izkliedes centrā ir mazs izmērs un tajā ir ievērojams elektriskais lādiņš. Rezerforda aprēķini parādīja, ka izkliedes centram, pozitīvi vai negatīvi lādētam, jābūt vismaz 3000 reižu mazākam par atoma izmēru, kas tolaik jau bija zināms un tika lēsts apmēram 10 -10 m Tā kā elektroni bija zināmi jau plkst. tajā laikā, un tiek noteikta to masa un lādiņš, tad izkliedes centram, ko vēlāk sauca par kodolu, vajadzēja būt ar pretēju lādiņu elektroniem. Rezerfords nesaistīja lādiņa daudzumu ar atomskaitli. Šāds secinājums tika izdarīts vēlāk. Un pats Rutherfords ierosināja, ka lādiņš ir proporcionāls atomu masai.

Planētu modeļa trūkums bija tā nesaderība ar klasiskās fizikas likumiem. Ja elektroni pārvietojas ap kodolu kā planēta ap Sauli, tad to kustība ir paātrināta, un tāpēc saskaņā ar klasiskās elektrodinamikas likumiem tiem vajadzēja izstarot elektromagnētiskie viļņi, zaudē enerģiju un nokrīt uz kodola. Nākamais solis planētu modeļa izstrādē bija Bora modelis, kas postulēja citus, no klasiskajiem atšķirīgus elektronu kustības likumus. Pilnīgi elektrodinamikas pretrunas spēja atrisināt kvantu mehāniku.

Wikimedia fonds. 2010 .

• Eise Eisingi planetārijs
• planētu fantāzija

Skatiet, kas ir "Atomu planētu modelis" citās vārdnīcās:

atoma planētu modelis- planetinis atomo modelis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. planetārā atoma modelis vok. Planetenmodell des Atoms, n rus. atoma planetārais modelis, f pranc. modele planétaire de l'atome, m … Fizikos terminų žodynas

Bora atoma modelis- Bora modelis ūdeņradim līdzīgam atomam (Z kodola lādiņš), kur negatīvi lādēts elektrons ir ietverts atoma apvalkā, kas ieskauj mazu, pozitīvi lādētu atoma kodolu ... Wikipedia

Modelis (zinātnē)- Modelis (franču modèle, itāļu modelo, no latīņu moduļa mērs, mērs, paraugs, norma), 1) paraugs, kas kalpo kā standarts (standarts) sērijveida vai masveida pavairošanai (M. auto, M. apģērbs u.c.). ), kā arī jebkura veida, zīmola ... ...

Modelis- I modelis (modelis) Valters (1891. gada 24. janvārī Džentinā, Austrumprūsijā, 1945. gada 21. aprīlī netālu no Duisburgas), nacistiskās Vācijas ģenerālfeldmaršals (1944). Armijā no 1909. gada, piedalījies 1914. gada 1. pasaules karā 18. No 1940. gada novembra komandējis 3. tanku ... ... Lielā padomju enciklopēdija

ATOMA UZBŪVE- (skat.) būvēts no elementārdaļiņas trīs veidi (sk.), (sk.) un (sk.), veidojot stabilu sistēmu. Protons un neitrons ir daļa no atoma (sk.), veidojas elektroni elektronu apvalks. Spēki darbojas kodolā (sk.), pateicoties kuriem ... ... Lielā Politehniskā enciklopēdija

Atom- Šim terminam ir arī citas nozīmes, skatiet Atom (nozīmes). Hēlija atoms Atom (no citām grieķu ... Wikipedia

Razerfords Ernests- (1871 1937), angļu fiziķis, viens no radioaktivitātes teorijas un atoma uzbūves radītājiem, dibinātājs zinātniskā skola, Krievijas Zinātņu akadēmijas ārvalstu korespondentloceklis (1922) un PSRS Zinātņu akadēmijas goda loceklis (1925). Dzimis Jaunzēlandē, absolvējis...... enciklopēdiskā vārdnīca

Άτομο

korpuskulis- Hēlija atoms Atoms (cits grieķu ἄτομος nedalāms) mazākā daļa ķīmiskais elements, kas ir tā īpašību nesējs. Atoms sastāv no atoma kodola un elektronu mākoņa, kas to ieskauj. Atoma kodols sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un ... ... Wikipedia

asinsķermenīši- Hēlija atoms Atoms (cits grieķu ἄτομος nedalāms) ir ķīmiskā elementa mazākā daļa, kas ir tā īpašību nesējs. Atoms sastāv no atoma kodola un elektronu mākoņa, kas to ieskauj. Atoma kodols sastāv no pozitīvi lādētiem protoniem un ... ... Wikipedia

Grāmatas

• Galdu komplekts. Fizika. 11. klase (15 tabulas), . Izglītojošs albums ar 15 lapām. Transformators. Elektromagnētiskā indukcija iekšā modernās tehnoloģijas. Elektroniskās lampas. Katodstaru lampa. Pusvadītāji. pusvadītāju diode. Tranzistors...

Tika piedāvāts viens no pirmajiem atoma struktūras modeļiem J. Tomsons 1904. gadā Atoms tika prezentēts kā "pozitīvās elektrības jūra" ar elektroniem, kas tajā svārstās. Elektriski neitrāla atoma elektronu kopējais negatīvais lādiņš tika pielīdzināts tā kopējam pozitīvajam lādiņam.

Rezerforda pieredze

Lai pārbaudītu Tomsona hipotēzi un precīzāk noteiktu atoma uzbūvi E. Rezerfords organizēja virkni eksperimentu par izkliedi α -daļiņas plānas metāla plāksnes - folija. 1910. gadā Rezerfordas studenti Hanss Ģēģers un Ernests Mārsdens veica bombardēšanas eksperimentus α - plānu metāla plākšņu daļiņas. Viņi to atklāja visvairāk α -daļiņas iziet cauri folijai, nemainot to trajektoriju. Un tas nebija pārsteidzoši, ja pieņemam Tomsona atoma modeļa pareizību.

Avots α - starojums tika ievietots svina kubā ar tajā ieurbtu kanālu, lai būtu iespējams iegūt plūsmu α -daļiņas, kas lido noteiktā virzienā. Alfa daļiņas ir divkārši jonizēti hēlija atomi ( Nevis 2+). Viņiem ir pozitīvs lādiņš +2 un masa gandrīz 7350 reizes pārsniedz elektrona masu. Sitiens pret ekrānu, kas pārklāts ar cinka sulfīdu, α - daļiņas lika tai mirdzēt, un ar palielināmo stiklu varēja redzēt un saskaitīt atsevišķus mirgoņus, kas parādās ekrānā, kad katrs α - daļiņas. Starp starojuma avotu un ekrānu tika novietota folija. Pēc zibšņiem uz ekrāna varēja spriest par izkliedi α -daļiņas, t.i. par to novirzi no sākotnējā virziena, izejot cauri metāla slānim.

Izrādījās, ka vairākums α -daļiņas iziet cauri folijai, nemainot tās virzienu, lai gan folijas biezums atbilda simtiem tūkstošu atomu diametru. Bet daži dalās α -daļiņas joprojām novirzās nelielos leņķos un dažkārt α -daļiņas pēkšņi mainīja kustības virzienu un pat (apmēram 1 no 100 000) tika izmestas atpakaļ, it kā tās būtu sastapušās ar milzīgu šķērsli. Tik krasas novirzes gadījumi α -daļiņas varēja novērot, kustinot ekrānu ar palielināmo stiklu lokā.

No šī eksperimenta rezultātiem var izdarīt šādus secinājumus:

1. Atomā, ko sauc par kodolu, ir kāds "šķērslis".
2. Kodolam ir pozitīvs lādiņš (citādi pozitīvi uzlādēts α daļiņas neatspīdētu atpakaļ).
3. Kodols ir ļoti mazs, salīdzinot ar paša atoma izmēru (tikai neliela daļa α -daļiņas mainīja virzienu).
4. Kodolam ir lielāka masa nekā masai α - daļiņas.

Rezerfords paskaidroja eksperimenta rezultātus, ierosinot atoma "planētu" modelis salīdzināja to ar Saules sistēmu. Saskaņā ar planētu modeli atoma centrā atrodas ļoti mazs kodols, kura izmērs ir aptuveni 100 000 reižu mazāki izmēri pats atoms. Šis kodols satur gandrīz visu atoma masu un nes pozitīvu lādiņu. Ap kodolu pārvietojas elektroni, kuru skaitu nosaka kodola lādiņš. Elektronu ārējā trajektorija nosaka atoma ārējos izmērus. Atoma diametrs ir aptuveni 10–8 cm, bet kodola diametrs ir aptuveni 10–13 ÷10–12 cm.

Jo lielāks atoma kodola lādiņš, jo spēcīgāks no tā tiks atvairīts α -daļiņa, jo biežāk būs stipru noviržu gadījumi α -daļiņas, kas iet cauri metāla slānim, no sākotnējā kustības virziena. Tāpēc izkliedes eksperimenti α -daļiņas ļauj ne tikai noteikt atoma kodola esamību, bet arī noteikt tā lādiņu. Jau no Raterforda eksperimentiem izrietēja, ka kodola lādiņš (izteikts elektronu lādiņa vienībās) ir skaitliski vienāds ar elementa kārtas numuru periodiskajā sistēmā. Tas ir apstiprināts G. Mozelijs, kurš 1913. gadā izveidoja vienkāršu sakarību starp noteiktu elementa rentgenstaru spektra līniju viļņu garumiem un tā sērijas numuru, un D. Čadviks, kurš 1920. gadā ar lielu precizitāti noteica vairāku elementu atomu kodolu lādiņus, izkliedējot α - daļiņas.

Tika uzstādīts fiziskā nozīme elementa kārtas numurs periodiskajā sistēmā: kārtas numurs izrādījās vissvarīgākā elementa konstante, kas izsaka tā atoma kodola pozitīvo lādiņu. No atoma elektriskās neitralitātes izriet, ka elektronu skaits, kas rotē ap kodolu, ir vienāds ar elementa kārtas numuru.

Šis atklājums deva jaunu pamatojumu elementu izvietojumam periodiskajā sistēmā. Tajā pašā laikā tas likvidēja šķietamo pretrunu Mendeļejeva sistēmā - dažu elementu ar lielāku atommasu novietojums priekšā elementiem ar mazāku atommasu (telūrs un jods, argons un kālijs, kobalts un niķelis). Izrādījās, ka šeit nav nekādas pretrunas, jo elementa vietu sistēmā nosaka atoma kodola lādiņš. Eksperimentāli tika noteikts, ka telūra atoma kodola lādiņš ir 52, bet joda atoma lādiņš ir 53; tāpēc telūrs, neskatoties uz lielo atomu masa, jāiztur jods. Tāpat argona un kālija, niķeļa un kobalta kodolu lādiņi pilnībā atbilst šo elementu izkārtojuma secībai sistēmā.

Tātad atoma kodola lādiņš ir galvenais lielums, no kura atkarīgas elementa īpašības un tā pozīcija periodiskajā sistēmā. Tātad periodiskais likums Mendeļejevs šobrīd var formulēt šādi:

Elementu īpašības un vienkāršās un sarežģītas vielas atrodas periodiskā atkarībā no elementu atomu kodola lādiņa

Elementu sērijas numuru noteikšana pēc to atomu kodolu lādiņiem ļāva noteikt kopējais skaits vietas periodiskajā sistēmā starp ūdeņradi, kam ir kārtas numurs 1, un urānu (atomnumurs 92), kas tolaik tika uzskatīts par pēdējo elementu periodiskās sistēmas dalībnieku. Veidojot atoma uzbūves teoriju, neaizņemtas palika 43., 61., 72., 75., 85. un 87. vietas, kas norādīja uz vēl neatklātu elementu pastāvēšanas iespējamību. Un tiešām, 1922. gadā tika atklāts elements hafnijs, kas ieņēma 72. vietu; tad 1925. gadā - rēnijs, kas notika 75. Elementi, kuriem būtu jāieņem atlikušās četras brīvās vietas tabulā, izrādījās radioaktīvi un dabā netika atrasti, bet tie tika iegūti mākslīgi. Jaunie elementi tika nosaukti par tehnēciju (numurs 43), prometijs (61), astatīns (85) un francijs (87). Šobrīd visas periodiskās sistēmas šūnas starp ūdeņradi un urānu ir piepildītas. Tomēr viņa periodiska sistēma nav pabeigts.

Atomu spektri

Planētu modelis bija nozīmīgs solis atoma struktūras teorijā. Tomēr dažos aspektos tas bija pretrunā vispāratzītiem faktiem. Apskatīsim divas šādas pretrunas.

Pirmkārt, Rezerforda teorija nevarēja izskaidrot atoma stabilitāti. Elektronam, kas griežas ap pozitīvi lādētu kodolu, ir jābūt līdzīgi kā svārstīgam elektriskais lādiņš, izstaro elektromagnētiskā enerģija gaismas viļņu veidā. Bet, izstarojot gaismu, elektrons zaudē daļu savas enerģijas, kas noved pie nelīdzsvarotības starp centrbēdzes spēku, kas saistīts ar elektrona griešanos, un elektrona elektrostatiskās pievilkšanās spēku pret kodolu. Lai atjaunotu līdzsvaru, elektronam jāvirzās tuvāk kodolam. Tādējādi elektrons, nepārtraukti izstarot elektromagnētisko enerģiju un pārvietojoties pa spirāli, tuvosies kodolam. Iztērējis visu savu enerģiju, tam ir “jānokrīt” uz kodolu, un atoms pārstās eksistēt. Šis secinājums ir pretrunā nekustamie īpašumi atomi, kas ir stabili veidojumi un var pastāvēt bez iznīcināšanas ārkārtīgi ilgu laiku.

Otrkārt, Rezerforda modelis lika izdarīt nepareizus secinājumus par atomu spektru būtību. Kad karsta cieta vai šķidra ķermeņa izstarotā gaisma tiek izlaista caur stikla vai kvarca prizmu, aiz prizmas novietotā ekrāna tiek novērots tā sauktais nepārtrauktais spektrs, kura redzamā daļa ir krāsaina josla, kurā ir visas prizmas krāsas. varavīksne. Šī parādība ir izskaidrojama ar to, ka karstas cietas vielas starojums vai šķidrs ķermenis sastāv no dažādu frekvenču elektromagnētiskajiem viļņiem. Dažādu frekvenču viļņi nevienmērīgi lauž prizmu un krīt tālāk dažādas vietas ekrāns. Frekvenču konstelācija elektromagnētiskā radiācija, ko izstaro viela, un to sauc par emisijas spektru. No otras puses, vielas absorbē noteiktas frekvences starojumu. Pēdējo kopumu sauc par vielas absorbcijas spektru.

Lai iegūtu spektru, prizmas vietā var izmantot difrakcijas režģi. Pēdējais ir stikla plāksne, uz kuras virsmas tiek uzlikti plāni paralēli gājieni ļoti tuvu viens no otra (līdz 1500 sitieniem uz 1 mm). Izejot caur šādu režģi, gaisma sadalās un veido spektru, kas līdzīgs tam, kas iegūts, izmantojot prizmu. Difrakcija ir raksturīga jebkurai viļņu kustībai un kalpo kā viens no galvenajiem gaismas viļņu rakstura pierādījumiem.

Sildot, viela izstaro starus (starojumu). Ja starojumam ir viens viļņa garums, tad to sauc par monohromatisku. Vairumā gadījumu starojumu raksturo vairāki viļņu garumi. Sadalot starojumu monohromatiskajos komponentos, iegūst starojuma spektru, kur tā atsevišķās sastāvdaļas izsaka ar spektra līnijām.

Spekrus, kas iegūti, izstarojot no brīviem vai vāji saistītiem atomiem (piemēram, gāzēs vai tvaikos), sauc par atomu spektriem.

Cietu vai šķidrumu izstarotais starojums vienmēr nodrošina nepārtrauktu spektru. Karstu gāzu un tvaiku izstarotais starojums atšķirībā no starojuma cietvielas un šķidrumi, satur tikai noteiktus viļņu garumus. Tāpēc nepārtrauktas joslas vietā uz ekrāna tiek iegūta atsevišķu krāsainu līniju sērija, kas atdalīta ar tumšām atstarpēm. Šo līniju skaits un atrašanās vieta ir atkarīga no karstās gāzes vai tvaika rakstura. Tātad, kālija tvaiki dod - spektru, kas sastāv no trim līnijām - divām sarkanām un vienas violetas; kalcija tvaiku spektrā ir vairākas sarkanas, dzeltenas un zaļas līnijas utt.

Cietu vai šķidrumu izstarotais starojums vienmēr nodrošina nepārtrauktu spektru. Karstu gāzu un tvaiku izstarotais starojums, atšķirībā no cietvielu un šķidrumu starojuma, satur tikai noteiktus viļņu garumus. Tāpēc nepārtrauktas joslas vietā uz ekrāna tiek iegūta atsevišķu krāsainu līniju sērija, kas atdalīta ar tumšām atstarpēm. Šo līniju skaits un atrašanās vieta ir atkarīga no karstās gāzes vai tvaika rakstura. Tātad, kālija tvaiki dod spektru, kas sastāv no trim līnijām - divām sarkanām un vienas violetas; kalcija tvaiku spektrā ir vairākas sarkanas, dzeltenas un zaļas līnijas utt.

Šādus spektrus sauc par līniju spektriem. Konstatēts, ka gāzu atomu izstarotajai gaismai ir līniju spektrs, kurā spektrālās līnijas var apvienot virknē.

Katrā sērijā līniju izkārtojums atbilst noteiktam modelim. Atsevišķu līniju frekvences var aprakstīt Balmera formula:

Fakts, ka katra elementa atomi dod pilnīgi noteiktu spektru, kas raksturīgs tikai šim elementam, un atbilstošo spektra līniju intensitāte ir lielāka, vairāk satura elementu paraugā plaši izmanto vielu un materiālu kvalitatīvā un kvantitatīvā sastāva noteikšanai. Šo pētījumu metodi sauc spektrālā analīze.

Izrādījās, ka atoma struktūras planētu modelis nespēj izskaidrot ūdeņraža atomu līniju emisijas spektru un vēl jo vairāk spektrālo līniju kombināciju virknē. Elektronam, kas griežas ap kodolu, jātuvojas kodolam, nepārtraukti mainot tā kustības ātrumu. Tās izstarotās gaismas frekvenci nosaka tās griešanās biežums, un tāpēc tai ir nepārtraukti jāmainās. Tas nozīmē, ka atoma starojuma spektram jābūt nepārtrauktam, nepārtrauktam. Saskaņā ar šo modeli atoma starojuma frekvencei jābūt vienādai ar mehāniskās vibrācijas frekvenci vai jābūt tās daudzkārtnei, kas neatbilst Balmera formulai. Tādējādi Rezerforda teorija nevarēja izskaidrot ne stabilu atomu esamību, ne to līniju spektru klātbūtni.

gaismas kvantu teorija

1900. gadā M. Planks parādīja, ka sakarsēta ķermeņa spēju izstarot starojumu var pareizi kvantitatīvi aprakstīt, tikai pieņemot, ka starojuma enerģiju ķermeņi izstaro un absorbē nevis nepārtraukti, bet gan diskrēti, t.i. atsevišķās porcijās - kvanti. Tajā pašā laikā enerģija E katra šāda daļa ir saistīta ar starojuma frekvenci ar sakarību, ko sauc Planka vienādojumi:

Pats Planks ilgu laiku uzskatīja, ka kvantu gaismas emisija un absorbcija ir izstarojošo ķermeņu īpašība, nevis paša starojuma īpašība, kam ir jebkāda enerģija un tāpēc to var absorbēt nepārtraukti. Tomēr 1905. g Einšteins, analizējot fotoelektriskā efekta fenomenu, nonācis pie secinājuma, ka elektromagnētiskā (starojuma) enerģija pastāv tikai kvantu formā un tāpēc starojums ir nedalāmu materiāla "daļiņu" (fotonu) plūsma, kuras enerģija ir noteikts Planka vienādojums.

fotoelektriskais efekts Tiek saukta metāla elektronu emisija gaismas iedarbībā, kas uz to krīt. Šī parādība tika detalizēti pētīta 1888.-1890. A. G. Stoletovs. Ja novietojat uzstādījumu vakuumā un uzklājat uz plāksnes M negatīvs potenciāls, tad ķēdē netiks novērota strāva, jo telpā starp plāksni un režģi nav lādētu daļiņu, kas varētu pārvadāt elektrība. Bet, kad plāksne tiek apgaismota ar gaismas avotu, galvanometrs nosaka strāvas (ko sauc par fotostrāvu) iestāšanos, kuras nesēji ir elektroni, ko gaisma izvelk no metāla.

Izrādījās, ka, mainoties gaismas intensitātei, mainās tikai metāla izstaroto elektronu skaits, t.i. fotostrāvas stiprums. Bet katra no metāla izstarotā elektrona maksimālā kinētiskā enerģija nav atkarīga no apgaismojuma intensitātes, bet mainās tikai tad, kad mainās uz metālu krītošās gaismas frekvence. Tieši palielinoties viļņa garumam (t.i., samazinoties frekvencei), metāla izstaroto elektronu enerģija samazinās, un tad pie katram metālam noteiktā viļņa garuma fotoelektriskais efekts pazūd un neparādās pat ļoti augsta gaismas intensitāte. Tātad, apgaismojot ar sarkanu vai oranžu gaismu, nātrijs neuzrāda fotoelektrisku efektu un sāk izstarot elektronus tikai pie viļņa garuma, kas mazāks par 590 nm (dzeltenā gaisma); litijā fotoelektriskais efekts tiek konstatēts vēl zemākā līmenī viļņu garumi, sākot no 516 nm ( zaļā gaisma); un elektronu izvilkšana no platīna redzamās gaismas iedarbībā vispār nenotiek un sākas tikai tad, kad platīnu apstaro ar ultravioletajiem stariem.

Šīs fotoelektriskā efekta īpašības ir pilnīgi neizskaidrojamas no klasiskās gaismas viļņu teorijas viedokļa, saskaņā ar kuru efekts (kontam metālam) jānosaka tikai pēc metāla virsmas absorbētās enerģijas daudzuma laika vienībā, bet nedrīkst būt atkarīgs no starojuma veida, kas krīt uz metālu. Tomēr šīs pašas īpašības saņem vienkāršu un pārliecinošu skaidrojumu, ja pieņemam, ka starojums sastāv no atsevišķām daļām, fotoniem, kuriem ir precīzi noteikta enerģija.

Faktiski elektrons metālā ir saistīts ar metāla atomiem, tāpēc, lai to izvilktu, ir jāiztērē noteikts enerģijas daudzums. Ja fotonam ir nepieciešamais enerģijas daudzums (un fotona enerģiju nosaka starojuma frekvence), tad elektrons tiks izmests, un tiks novērots fotoelektriskais efekts. Mijiedarbības procesā ar metālu fotons pilnībā atdod savu enerģiju elektronam, jo ​​fotonu nevar sadalīt daļās. Fotona enerģija daļēji tiks iztērēta, lai pārrautu saikni starp elektronu un metālu, un daļēji, lai elektronam piešķirtu kustības kinētisko enerģiju. Tāpēc no metāla izsistā elektrona maksimālā kinētiskā enerģija nevar būt lielāka par starpību starp fotona enerģiju un elektrona ar metāla atomiem saistīšanas enerģiju. Līdz ar to, palielinoties fotonu skaitam, kas krīt uz metāla virsmas laika vienībā (t.i., palielinoties apgaismojuma intensitātei), palielināsies tikai no metāla izmesto elektronu skaits, kā rezultātā palielināsies fotostrāva, bet katra elektrona enerģija nepalielināsies. Ja fotona enerģija ir mazāka par minimālo enerģiju, kas nepieciešama elektrona izgrūšanai, fotoelektriskais efekts netiks novērots nevienam fotonu skaitam, kas krīt uz metālu, t.i. jebkurā gaismas intensitātē.

gaismas kvantu teorija, izstrādāts Einšteins, spēja izskaidrot ne tikai fotoelektriskā efekta īpašības, bet arī gaismas ķīmiskās iedarbības likumus, atkarība no temperatūras cieto vielu siltumietilpība un vairākas citas parādības. Tas izrādījās ārkārtīgi noderīgs ideju izstrādē par atomu un molekulu uzbūvi.

No gaismas kvantu teorijas izriet, ka fotons nespēj sadalīties: tas kopumā mijiedarbojas ar metāla elektronu, izsitot to no plāksnes; kopumā tas mijiedarbojas arī ar fotofilmas gaismu jutīgo vielu, izraisot tās tumšumu noteiktā punktā utt.. Šajā ziņā fotons uzvedas kā daļiņa, t.i. uzrāda korpuskulāras īpašības. Taču fotonam piemīt arī viļņu īpašības: tas izpaužas gaismas izplatīšanās viļņu raksturā, fotona spējā traucēt un difrakcijā. Fotons atšķiras no daļiņas šī termina klasiskajā izpratnē ar to, ka tā precīzu atrašanās vietu telpā, tāpat kā jebkura viļņa precīzu atrašanās vietu, nevar noteikt. Bet tas atšķiras arī no "klasiskā" viļņa - nespējas sadalīties daļās. Apvienojot korpuskulārās un viļņu īpašības, fotons, stingri ņemot, nav ne daļiņa, ne vilnis – tam piemīt korpuskulāro viļņu dualitāte.

Detaļas Kategorija: Atoma un atoma kodola fizika Ievietots 2016.03.10. 18:27 Skatījumi: 4106

Senie grieķu un senie Indijas zinātnieki un filozofi uzskatīja, ka visas vielas mums apkārt sastāv no sīkām daļiņām, kas nedalās.

Viņi bija pārliecināti, ka pasaulē nav nekā, kas būtu mazāks par šīm daļiņām, kuras viņi sauca atomi . Un patiešām vēlāk atomu esamību pierādīja tādi slaveni zinātnieki kā Antuāns Lavuazjē, Mihails Lomonosovs, Džons Daltons. Atoms tika uzskatīts par nedalāmu līdz XIX beigas- divdesmitā gadsimta sākums, kad izrādījās, ka tas tā nav.

Elektrona atklāšana. Tomsona atoma modelis

Džozefs Džons Tomsons

1897. gadā angļu fiziķis Džozefs Džons Tomsons, eksperimentāli pētot katodstaru uzvedību magnētiskajos un elektriskie lauki, noskaidroja, ka šie stari ir negatīvi lādētu daļiņu plūsma. Šo daļiņu kustības ātrums bija mazāks par gaismas ātrumu. Tāpēc viņiem bija masa. No kurienes viņi radās? Zinātnieks ierosināja, ka šīs daļiņas ir daļa no atoma. Viņš viņus sauca asinsķermenīši . Vēlāk viņus sauca elektroni . Tādējādi elektrona atklāšana pielika punktu atoma nedalāmības teorijai.

Tomsona atoma modelis

Tomsons ierosināja pirmo elektroniskais modelis atoms. Saskaņā ar to atoms ir sfēra, kuras iekšpusē atrodas lādēta viela, kuras pozitīvais lādiņš ir vienmērīgi sadalīts visā tilpumā. Un šajā vielā, tāpat kā rozīnēs bulciņā, ir mijas elektroni. Kopumā atoms ir elektriski neitrāls. Šo modeli sauca par "plūmju pudiņa modeli".

Taču Tomsona modelis izrādījās nepareizs, kas tika pierādīts britu fiziķis Sers Ernests Rezerfords.

Rezerforda pieredze

Ernests Rezerfords

Kā patiesībā ir sakārtots atoms? Rezerfords sniedza atbildi uz šo jautājumu pēc sava eksperimenta, ko veica 1909. gadā kopā ar vācu fiziķi Hansu Geigeru un Jaunzēlandes fiziķi Ernstu Marsdenu.

Rezerforda pieredze

Eksperimenta mērķis bija izpētīt atomu ar alfa daļiņu palīdzību, kuru fokusēts stars, lidojot lielā ātrumā, tika novirzīts uz plānāko zelta foliju. Aiz folijas bija luminiscējošs ekrāns. Kad daļiņas ar to sadūrās, parādījās uzplaiksnījumi, kurus varēja novērot mikroskopā.

Ja Tomsonam ir taisnība un atomu veido elektronu mākonis, tad daļiņām vajadzētu viegli lidot cauri folijai, nenovirzoties. Tā kā alfa daļiņas masa aptuveni 8000 reižu pārsniedza elektrona masu, elektrons nevarēja uz to iedarboties un novirzīt savu trajektoriju lielā leņķī, tāpat kā 10 g oļu nevarēja mainīt braucošas automašīnas trajektoriju.

Bet praksē viss izrādījās savādāk. Lielākā daļa daļiņu faktiski lidoja caur foliju, praktiski nenovirzoties vai novirzoties nelielā leņķī. Bet dažas daļiņas diezgan ievērojami novirzījās vai pat atlēca atpakaļ, it kā viņu ceļā būtu kāds šķērslis. Kā teica pats Razerfords, tas bija tik neticami, it kā 15 collu šāviņš atspētu no salvešu papīra gabala.

Kas lika dažām alfa daļiņām tik ļoti mainīt virzienu? Zinātnieks ierosināja, ka iemesls tam bija atoma daļa, kas koncentrēta ļoti mazā tilpumā un ar pozitīvu lādiņu. Viņš viņai piezvanīja atoma kodols.

Rezerforda planētas atoma modelis

Rezerforda atoma modelis

Rezerfords nonāca pie secinājuma, ka atoms sastāv no blīva pozitīvi lādēta kodola, kas atrodas atoma centrā, un elektroniem, kuriem ir negatīvs lādiņš. Gandrīz visa atoma masa ir koncentrēta kodolā. Kopumā atoms ir neitrāls. Kodola pozitīvais lādiņš ir vienāds ar visu atomā esošo elektronu negatīvo lādiņu summu. Bet elektroni nav iegulti kodolā, kā Tomsona modelī, bet griežas ap to tāpat kā planētas ap sauli. Elektronu rotācija notiek Kulona spēka iedarbībā, kas uz tiem iedarbojas no kodola. Elektronu griešanās ātrums ir milzīgs. Virs serdes virsmas tie veido sava veida mākoni. Katram atomam ir savs elektronu mākonis, negatīvi lādēts. Šī iemesla dēļ viņi "nelīp kopā", bet atbaida viens otru.

Sakarā ar to līdzību ar Saules sistēma Rezerforda modeli sauca par planētu.

Kāpēc atoms pastāv

Tomēr Rezerforda atoma modelis nespēja izskaidrot, kāpēc atoms ir tik stabils. Patiešām, saskaņā ar klasiskās fizikas likumiem elektrons, kas griežas orbītā, pārvietojas ar paātrinājumu, tāpēc tas izstaro elektromagnētiskos viļņus un zaudē enerģiju. Galu galā šai enerģijai ir jāizbeidzas, un elektronam jāiekrīt kodolā. Ja tas tā būtu, atoms varētu pastāvēt tikai 10–8 sekundes. Bet kāpēc tas nenotiek?

Šīs parādības iemeslu vēlāk skaidroja dāņu fiziķis Nīls Bors. Viņš ierosināja, ka elektroni atomā pārvietojas tikai fiksētās orbītās, kuras sauc par "atļautajām orbītām". Atrodoties uz tiem, tie neizstaro enerģiju. Un enerģijas emisija vai absorbcija notiek tikai tad, kad elektrons pārvietojas no vienas atļautās orbītas uz otru. Ja šī ir pāreja no attālas orbītas uz tuvāku kodolam, tad tiek izstarota enerģija un otrādi. Starojums notiek pa daļām, kuras sauc kvanti.

Lai gan Rezerforda aprakstītais modelis nevarēja izskaidrot atoma stabilitāti, tas ļāva ievērojami progresēt tā struktūras izpētē.

1903. gadā angļu zinātnieks Tomsons ierosināja atoma modeli, ko jokojot sauca par "bulciņu ar rozīnēm". Pēc viņa domām, atoms ir sfēra ar vienmērīgu pozitīvu lādiņu, kurā kā rozīnes mijas negatīvi lādēti elektroni.

Tomēr turpmākie atoma pētījumi parādīja, ka šī teorija nav pamatota. Un dažus gadus vēlāk cits angļu fiziķis Raterfords veica virkni eksperimentu. Pamatojoties uz rezultātiem, viņš izvirzīja hipotēzi par atoma struktūru, kas joprojām ir atzīta visā pasaulē.

Rezerforda pieredze: viņa atoma modeļa priekšlikums

Savos eksperimentos Rezerfords izlaida alfa daļiņu staru caur plānu zelta foliju. Zelts tika izvēlēts tā plastiskuma dēļ, kas ļāva izveidot ļoti plānu, gandrīz viena molekulu slāņa biezu foliju. Aiz folijas atradās īpašs ekrāns, kas tika izgaismots, kad to bombardēja alfa daļiņas, kas uz tās krīt. Saskaņā ar Tomsona teoriju alfa daļiņām vajadzētu netraucēti iziet cauri folijai, diezgan nedaudz novirzoties uz sāniem. Tomēr izrādījās, ka dažas daļiņas izturējās šādi, un ļoti neliela daļa atlēca atpakaļ, it kā kaut ko trāpītu.

Tas ir, tika atklāts, ka atoma iekšpusē ir kaut kas ciets un mazs, no kura atlēca alfa daļiņas. Toreiz Rezerfords ierosināja atoma struktūras planētu modeli. Rezerforda planētas atoma modelis izskaidro gan viņa, gan viņa kolēģu eksperimentu rezultātus. Līdz šim nav piedāvāts labākais modelis, lai gan daži šīs teorijas aspekti joprojām neatbilst praksei dažās ļoti šaurās zinātnes jomās. Bet būtībā atoma planetārais modelis ir visnoderīgākais no visiem. Kas ir šis modelis?

Atoma uzbūves planētu modelis

Kā norāda nosaukums, atoms tiek salīdzināts ar planētu. Šajā gadījumā planēta ir atoma kodols. Un elektroni riņķo ap kodolu diezgan lielā attālumā, tāpat kā pavadoņi riņķo ap planētu. Tikai elektronu griešanās ātrums ir simtiem tūkstošu reižu lielāks par ātrākā satelīta griešanās ātrumu. Tāpēc elektrons rotācijas laikā virs kodola virsmas rada it kā mākoni. Un esošie elektronu lādiņi atgrūž tos pašus lādiņus, ko veido citi elektroni ap citiem kodoliem. Tāpēc atomi "nelīp kopā", bet atrodas noteiktā attālumā viens no otra.

Un, runājot par daļiņu sadursmi, mēs domājam, ka tās tuvojas viena otrai pietiekami lielā attālumā un to lādiņu lauki atgrūž. Nav tieša kontakta. Vielā esošās daļiņas parasti atrodas ļoti tālu viena no otras. Ja jebkādā veidā jebkura ķermeņa daļiņas varētu sasist kopā, tas saruktu par miljardu. Zeme kļūtu mazāka par ābolu. Tātad jebkuras vielas galveno tilpumu, lai cik dīvaini tas neizklausītos, aizņem tukšums, kurā atrodas lādētas daļiņas, kuras attālumā notur elektroniskie mijiedarbības spēki.