1. УВОД
1.1. Атом кроз историју
Идеја о атомима као недељивим деловима природе потиче још из доба старе грчке
цивилизације. Тадашњи мудраци-филозофи претпоставили су да у природи заиста постоје
најмање честице, толико мале и толико елементарне да мањих од њих једноставно нема.
"Не постоји ништа сем атома и празног простора", тврдили су. Леукип и његов ученик
Демокрит први су увели у употребу појам атома: реч "атом" на грчком језику значи
"недељив", "који се не може поделити".
Ово је заиста била мисао ван свог времена. Стари Грци нису имали на располагању научне
инструменте какве имамо од новог века, а поготово од почетка двадесетог века, отприлике
две и по хиљаде година касније. Међутим, без обзира на то што владамо веома
софистицираном опремом, и што можемо изводити експерименте и постављати теорије
које Демокрит и Леукип вероватно нису могли ни да наслуте, још увек нисмо дошли до
честице или честица које бисмо могли назвати атомом: оно што данас сматрамо атомом
ипак није недељива честица.
1.2. Настанак универзума- Велики Прасак
Утренутку дешавања "Великог праска" није било атома. Једина физички присутна
материја су биле сићушне честице, које ће једном у будућности начинити атоме. Те
сићушне честице су назване субатомске честице.
Наука каже да је у тренутку "Великог праска" било претопло да би атоми опстали.
Међутим, са сваком секундом, како је време текло, температура је брзо падала. Већ након
3 минута од "Великог праска", теже честице су сачиниле протоне и неутроне. Касније,
заједно са електронима ће створити најпростије атоме, водоник и хелијум.
С обзиром на то да је постојало право изобиље честица које ће заједно створити просте
атоме, теорија "Великог праска" претпоставља да је морало настати много водоника и
хелијума. Научници који проучавају атоме срачунали су да би "Велики прасак" био
директно одговоран за стварање раних атома, од којих су 75 процената чинили атоми
водоника, а 25 процената атоми хелијума.
Таква процена потиче из доброг познавања нуклеарних реакција које настају током
деценија сударања атома у честични акцелераторима.
Атом је најмања честица хемијског елемента који има све особине тог
елемента.Најједноставнију структуру атома чине три врсте субатомских честица:
протони,
неутрони,
електрони.
Ове субатомске честице међусобно се разликују по маси и наелектрисању.Протон и
неутрон су скоро сличних маса,али је протон позитивно наелектрисана честица,док је
неутрон честица без наелектрисања( неутрална).
Маса електрона је доста мања у односу на масу остале две честице.Количина
наелектрисања електрона је слична протону али супротног знака,односно електрон је
негативно наелектрисана честица.
Протон и неутрон заједно образују
језгро атома
(
нуклеус
),док
електрони
круже око језгра.
Атом као целина,је неутрална честица пошто садржи исти број електрона и протона.Атом
може постати наелектрисана честица тако што прими или отпусти један или више
електрона при чему настаје јон
Наједноставније се може рећи да је атом честица чије је језгро позитивно наелектрисано и
чини 99,98% масе атома док се око језгра налазе негативно наелектрисани електрони
занемарљиве масе. Пречник је приближно 10
-15
m , и релативно је мало у односу на цео
атом чија је величина приближно 10
-10
m.
Хемијске особине атома дефинишу електрони чији је број једнак броју протона и
обележава се као редни број хемијског елемента. Масу атома дефинише збир протона и
неутрона што се обележава као масени број хемијског елемента.
2.1. Развој теорије о структури атома
У петом веку пре нове ере Грчки филозофи Леукин и Демокрит говоре о материји
састављеној одвеома малих невидљивих честица које називају
,,atomos”(
невидљив,
недељив).Такво схватање материје није било прихваћено од њихових савременика
(нарочито од Платона и Аристотела).
Мисао о малим невидљивим честицама,била је религиозно забрањивана и мировала дуже
од 1500 година. Међутим,и тада је било научника који су размишљали о атомској
структури (Кеплер,Галилеј,Њутн и др.).Значајну улогу у ширењу мисли о недељивим
честицама припада научнику Руђеру Јосипу Бошковићу,највећем математичару и
астроному Дубровника.
Читав период до средине18.века био је припрема која ће створити основу за даље
изучавање материје.У деветнаестом веку почињу интезивна научна открића која указују
на неправилност Демогратовог схватања материје.
Енглески научник Далтон, 1808. године,прецизно формулише појам невидљивих и веома
малих честица материје – атома,на основу Демократове хипотезе о структури
материје.Далтонова атомска теорија базира се на следећем:
елементи се састоје од изузетно малих партикула названих атомима,
једињења су изграђена из истих или различитих елемената,
хемијска реакција је процес интеракције атома.
Далтон први дефинише атом:
,,Атом је основна јединица елемената који улази у хемијске реакције”
У 19. веку истраживања из области физике интезивирају се у правцу проучавања
структуре материје и електромагнетног зрачења.Први наговештај о атомистичкој природи
наелектрисања је
Фарадејев
закон електролизе (1833. године).Значајни помак у изучавању
структуре материје настао је након испитивања и сазнања и проласку гасова кроз
електромагнетно поље.Бројни експирименти и научна открића дешавају се у периоду од
1830. до 1895.године.
Катодна цев је откривена крајем 19.века.То је стаклена цев из које је извучен
ваздух и у којој су,на растојању од неколико центиметара, постављене две металне
електроде.Уколико се електроде прикључе на извор напона, негативна плоча
(катода),емитују невидљиве зраке – катодни зраци.Уколико се цеви приближи
магнетно поље,које се комбинује са укљученим или искљученим извором
напона,уочава се да катодни зраци скрећу ка позитивној плочи.Експеримент је
показао да су катодни зраци уствари честице које поседују негативно
наелектрисање и назване су електронима.Испитивања су доказала да се ради о
честицама које су назване електронима.
Рендген је 1895. године открио електромагнетно зрачење високе фреквенце и
енергије. То је био проналазак нових зрака који су названи ренгенски зраци.
Откриће је било интересантно јер су новооткривени зраци пролазили кроз чврста
тела.
Одмах после открића рендгскихзрака Бекерел изводи оглед са солима уранијума и
калијума.Испитивањем је уочио зрачење из матерјала, које је било независно од
излагања узорака светлости.Године 1896.Бекерел открива радиоактивност.Појава
природне радиоактивности била је нарочито значајна па је почело интезивно
изучавање.Пред физичарима се поставило питање,,Шта је природна
радиоактивност”
Тражечи одговор на то питање научници добијају сазнања о структури атома.Атом се
више не предстсавља као последња,најситнија недељива честица,већ као честица која се
може делити на још ситније честице.Проучавањем природне радиоактивности долази до
формирања првих знања о атомском језгру,његовој грађи и трансформацијама,што
доводи до настанка нове гране физике,нуклеарне физике.
Интезивна испитивања структуре материје дала су основу за стварање модела атома.Када
су откривене честице за које се сматрало да чине структуру атома,поставило се питање
како су оне повезане у компактну целину градећи атом.
Томсон
(1904) поставља први научно значајан модел атома.
Томсонов или статички
модел атома
је приказан као сфера полупречника око једног ангстрема (10
-10
m),у којој се
у равномерно позитивном наелектрисању налазе негативно наелектрисани електрони
врло малих димензија. Електронисе крећу претежно осцилујући око својих равнотежних
положаја.
Слика 2. Томсонов модел атома
Томсон није могао да објасни на који начин електрони опстају у позитивном
наелектрисању.
Помоћ је добијена у истраживањима дубровачког научника
Р. Бошковића
који је
средином 18. века своје схватање структуре материје објавио у више радова а све их
објединио у књизи ,,Теорија природне филозофије сведена на један једини закон сила
које постоје у природи“ . Он указује да, при веома малим удаљеностима не постоје само
привлачне силе међу честицама (о чему говори Њутнов закон), већ и одбојне силе. Такође,
сматра да је елементарна честица без димензија извор силе, а време и простор, насупрот
Њутну, релативно, па се с правом може назвати претечом теорије релативитета Алберта
Ајнштајна.
На жалост, рад научника Руђера Бошковића о структури атома је неправедно
занемарен.Руђер Бошковић је, између осталог, творац и јединственог закона силе, његова
схватања се делом ослањају на схватања Лајбница и Њутна, а делом одступају од њих.
Значајно је да Бошковић и то пола века пре Далтона указује да атоми имају делове.
За молекуле сматра да су још крупније честице састављене од атома и то више од пола
века пре Авогарда и Канизара, којима се обично приписује откриће молекула.Бошковић је
први који још 1758.г. указује на могућност постојања макромолекула као низова атома,
описује њихову спиралну структуру и својства. А данас се обично наводи да је
макромолекулску хипотезу први предложио Штаудингер тек 1920.године.
По Бошковићу су елементарне тачке, честице првог, потом другог реда ... атоми,
молекули, читав Сунчев систем само поједини ступњеви у хијерархији материје. Указује
