Номер 5, страница 10 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 1. Сложное строение атома - номер 5, страница 10.

Условие.

5. Найдите сходство и различие между двумя физическими явлениями — фотоэффектом и возникновением катодных лучей. Каким образом эти явления свидетельствуют в пользу сложного строения атома?

Решение.

Решение 2.

Сходство

Основное сходство между фотоэффектом и возникновением катодных лучей заключается в том, что оба явления представляют собой процесс эмиссии (испускания) электронов с поверхности вещества. В обоих случаях результатом является направленный поток свободных электронов. Таким образом, и фотоэффект, и катодные лучи являются экспериментальным подтверждением того, что электроны входят в состав атомов любого вещества.

Ответ: Сходство явлений состоит в том, что в обоих случаях происходит испускание электронов из вещества, в результате чего образуется поток этих частиц.

Различие

Ключевое различие между этими явлениями заключается в причине, вызывающей эмиссию электронов. При фотоэффекте электроны испускаются с поверхности вещества (фотокатода) под действием поглощенных фотонов света (или другого электромагнитного излучения). Энергия, необходимая для вырывания электрона из вещества, передается ему от кванта света. Условие фотоэффекта описывается уравнением Эйнштейна: $h\nu \ge A_{вых}$, где $h\nu$ - энергия фотона, а $A_{вых}$ - работа выхода электрона. В свою очередь, катодные лучи возникают в результате эмиссии электронов с катода под действием сильного электрического поля (автоэлектронная эмиссия) или при его нагревании до высокой температуры (термоэлектронная эмиссия) в вакуумной трубке. Вылетевшие электроны затем ускоряются электрическим полем, создаваемым большой разностью потенциалов между катодом и анодом.

Ответ: Различие заключается в причине эмиссии электронов: при фотоэффекте электроны выбиваются светом (фотонами), а при возникновении катодных лучей — сильным электрическим полем или высокой температурой.

Свидетельство в пользу сложного строения атома

До открытия этих явлений атом считался неделимой, элементарной частицей материи (согласно модели Дальтона). Оба явления — фотоэффект и катодные лучи — стали фундаментальными экспериментальными доказательствами того, что атом имеет сложную внутреннюю структуру.

Исследования катодных лучей, проведенные Дж. Дж. Томсоном в 1897 году, показали, что они являются потоком отрицательно заряженных частиц, масса которых примерно в 1837 раз меньше массы атома водорода. Важнейшим открытием стало то, что эти частицы (названные электронами) были абсолютно одинаковыми, независимо от материала, из которого был сделан катод. Это позволило сделать вывод, что электроны являются универсальной составной частью всех атомов.

Фотоэффект подтвердил эту идею, показав, что эти же электроны можно извлечь из атомов с помощью энергии света. Поскольку вещество в обычном состоянии электрически нейтрально, наличие в атомах отрицательно заряженных электронов неопровержимо доказывало, что в их состав также должна входить и положительно заряженная компонента, компенсирующая суммарный заряд электронов.

Таким образом, оба явления показали, что атом не является неделимой частицей, а состоит как минимум из двух видов компонентов: отрицательно заряженных электронов и некой положительно заряженной структуры.

Ответ: Оба явления доказывают, что из атомов различных веществ можно извлечь одинаковые отрицательно заряженные частицы — электроны. Это свидетельствует о том, что атом не является неделимым, а имеет сложную структуру, в состав которой входят электроны и, для сохранения нейтральности атома, положительно заряженные компоненты.