atòmas (gr. atomos – nedalus), mažiausia elektriškai neutrali cheminio elemento dalelė, turinti visas jo chemines ir fizikines savybes. Senovės graikų filosofas Demokritas teigė, kad egzistuoja tik tuščia erdvė ir atomai. Buvo manoma, kad atomai yra nedalomos kietos dalelės; jų deriniai sudarą įvairius kūnus, o judėjimas lemiąs visus medžiagoje vykstančius reiškinius. I. Newtonas teigė, kad atomai gali jungtis į sudėtingesnes daleles, bet jis nepriskyrė atomui apibrėžtų fizikinių ir cheminių savybių. 1808 J. Daltonas pradėjo nagrinėti atomus, kaip mažiausią cheminio elemento dalelę, kuri skiriasi nuo kitų elementų mažiausių dalelių savo mase. Atradus katodinius spindulius (1858, Julius Plückeris), radioaktyvumą (1896, A. H. Becquerelis, P. Curie ir M. Curie) ir elektroną (1897, J. J. Thomsonas) paaiškėjo, kad atomas sudarytas iš smulkesnių dalelių. 1903 J. J. Thomsonas pasiūlė vieną pirmųjų atomo modelių: pasak jo, atomas yra teigiamai elektringa sfera, joje įterpti maži, palyginti su atomu, elektronai, kurių bendras neigiamas krūvis lygus teigiamam sferos krūviui. E. Rutherfordo mokslo tiriamieji darbai (1911) lėmė atomo planetinio modelio sukūrimą (Rutherfordo modelis): atomo centre yra teigiamas branduolys, kurio spindulys, palyginti su viso atomo spinduliu (apie 10–10 m), mažas (10–14 m), o masė beveik lygi viso atomo masei (10–24–10–22 g). Aplink branduolį skrieja elektronai kaip planetos aplink Saulę. Neutralaus atomo elektronų skaičius toks, kad jų bendras neigiamas krūvis kompensuoja teigiamą branduolio krūvį. Ieškodamas būdų naujų eksperimentinių duomenų ir klasikinės fizikos dėsnių prieštarai paaiškinti 1913 N. Bohras, remdamasis M. Plancko idėja apie energijos kvantavimą, sukūrė vandenilio atomo modelį. Tai buvo pirmasis kvantinis atomo modelis. Bohras suformulavo spinduliuojamų bangų dažnių ir stacionariųjų elektrono orbitų postulatus (Bohro postulatai), nusakančius tas atomo savybes, kurių nepaaiškino klasikinė fizika. Vėliau A. Sommerfeldas, remdamasis Bohro atomo modeliu, plėtojo spektro linijų kvantinę teoriją – buvo sukurta elipsinių orbitų kvantinė teorija (Bohro ir Sommerfeldo teorija). W. E. Paulio ir A. Sommerfeldo darbai padėjo paaiškinti ne tik vandenilio, bet ir kitų elementų spektrų susidarymą, jų sandarą. Tačiau W. E. Paulio ir A. Sommerfeldo modeliu nepavyko paaiškinti molekulinių spektrų, atomų ryšių molekulėje. Šiuos trūkumus pašalino 1925–26 W. K. Heisenbergo, M. Borno, E. Schrödingerio, P. A. M. Diraco sukurta kvantinė mechanika. Pagal Paulio draudimo principą, elektronai atome išsidėsto tam tikra tvarka, nulemta elektronų konfigūracijos. Neutraliojo atomo elektronų skaičius lygus branduolio protonų skaičiui Z. Jis nusako atomo vietą (eilės numerį) periodinėje elementų lentelėje. Netekęs 1 elektrono arba prisijungęs jį atomas virsta teigiamuoju arba neigiamuoju jonu. Daug kartų jonizuoti atomai dar vadinami daugiakrūviais jonais. Z kartų jonizavus atomą gaunamas izoliuotas to elemento atomo branduolys. Vienodą protonų, bet skirtingą neutronų kiekį turintys atomai vadinami izotopais. Sužadintasis atomas spinduliuoja tik jam būdingas tam tikro dažnio bangas. Branduolio judėjimo kiekio momentas lemia atomo spektro linijų hipersmulkiąją sandarą. Dėl radioaktyviojo skilimo arba branduolių sintezės vieni atomais virsta kitais. Atomų išorinių neužpildytųjų sluoksnių elektronai vadinami valentiniais; jie lemia atomo chemines savybes. Neutralusis atomas ir kitų atomų jonai, turintys tiek pat elektronų, sudaro izoelektroninę seką. Pvz., helio izoelektroninė seka yra He, Li+, Be2+, B3+, … . Izoliuotasis atomas be galo ilgai gali būti pagrindinės (žemiausiosios) energinės būsenos. Visos kitos jo būsenos vadinamos sužadintosiomis: joms būdinga didesnė energija ir baigtinė gyvavimo trukmė, nes spinduliuodamas energijos kvantą ar atiduodamas energijos perteklių kitai dalelei atomas grįžta į pagrindinę būseną. Išoriniuose elektriniuose ir magnetiniuose laukuose atomų ir jonų energijos lygmenys susiskaido (Starko ir Zeemano reiškiniai). Šiuolaikinė atomo teorija pagrįsta kvantine mechanika bei kvantine elektrodinamika. Visas atomo charakteristikas galima apskaičiuoti žinant jo banginę funkciją. Bendruoju atveju ji randama sprendžiant įvairius suderintinio lauko lygčių variantus (Hartree ir Foko; Hartree, Foko ir Jucio; Diraco), nusakančius pavienio elektrono judėjimą efektiniame centrinės simetrijos lauke, kurį sukuria branduolio ir kitų elektronų krūviai. Atsižvelgiama į koreliacinius ir reliatyvistinius efektus. Atomo sandaros ir savybių tyrimai svarbūs fizikai, astronomijai, chemijai, biologijai, filosofijai, technologijai.

1816

Papildoma informacija
Turinys
Bendra informacija
Straipsnio informacija
Autorius (-iai)
Redaktorius (-iai)
Publikuota
Redaguota
Siūlykite savo nuotrauką