Номер 1, страница 166, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 102. Состав атомного ядра. Повторим изученное - номер 1, страница 166.

Условие.

• Какие существуют модели атомов?

Решение.

Представления о строении вещества зародились ещё в античности (теория атомизма Демокрита), однако первые научные модели атома, основанные на экспериментальных данных, начали появляться лишь в XIX-XX веках. На протяжении истории развития науки было предложено несколько ключевых моделей, каждая из которых уточняла и дополняла предыдущую.

1. Модель Джона Дальтона (1808)

Английский учёный Джон Дальтон представил атом как мельчайшую, неделимую, твёрдую частицу вещества, имеющую форму шара. Согласно его теории, все атомы одного химического элемента идентичны, а атомы разных элементов отличаются массой и свойствами. Эта модель позволила объяснить основные законы химии того времени, такие как закон сохранения массы и закон постоянства состава.

2. Модель Джозефа Джона Томсона ("пудинг с изюмом", 1904)

После открытия электрона в 1897 году Дж. Дж. Томсон предложил модель, в которой атом представлялся как сфера, равномерно заполненная положительным зарядом. Внутри этой сферы находились отрицательно заряженные электроны, подобно изюминкам в пудинге. Суммарный заряд электронов компенсировал положительный заряд сферы, делая атом в целом электронейтральным. Эта модель впервые показала, что атом имеет сложную структуру, а не является неделимым.

3. Планетарная модель Эрнеста Резерфорда (1911)

На основе знаменитых опытов по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге Эрнест Резерфорд пришёл к выводу, что атом устроен подобно Солнечной системе. Его модель постулировала:
• В центре атома расположено очень маленькое и плотное положительно заряженное ядро, в котором сконцентрирована почти вся масса атома.
• Вокруг ядра по круговым орбитам вращаются отрицательно заряженные электроны.
• Большую часть объёма атома составляет пустота.
Главным недостатком модели было её противоречие законам классической электродинамики: согласно им, вращающийся с ускорением электрон должен непрерывно излучать энергию, быстро терять её и в итоге упасть на ядро, что сделало бы атом нестабильным.

4. Модель Нильса Бора (1913)

Датский физик Нильс Бор усовершенствовал модель Резерфорда, чтобы разрешить проблему её нестабильности, введя квантовые постулаты:
• Электроны могут вращаться вокруг ядра не по любым, а только по строго определённым (стационарным) орбитам с определённым уровнем энергии. Находясь на этих орбитах, они не излучают энергию.
• Атом излучает или поглощает энергию (в виде кванта света, или фотона) только при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую. Энергия фотона равна разности энергий орбит: $E_{фотона} = |E_k - E_n|$.
Модель Бора успешно объяснила линейчатые спектры атома водорода, но была не в состоянии точно описать более сложные атомы и некоторые спектральные явления.

5. Квантово-механическая (волновая) модель (1926 – настоящее время)

Это современная и наиболее полная модель, разработанная Эрвином Шрёдингером, Вернером Гейзенбергом, Луи де Бройлем и другими учёными. В её основе лежат следующие принципы:
• Электрон обладает двойственной природой, проявляя свойства и частицы, и волны (корпускулярно-волновой дуализм).
• Невозможно одновременно точно измерить положение и импульс (скорость) электрона (принцип неопределённости Гейзенберга), поэтому классическое понятие "орбита" заменяется понятием "орбиталь".
• Атомная орбиталь — это область пространства вокруг ядра, в которой вероятность нахождения данного электрона наиболее высока (обычно 90-95%).
Эта модель точно описывает строение и свойства атомов, молекул и лежит в основе всей современной химии и квантовой физики.

Ответ: Существуют следующие основные научные модели атомов в порядке их исторического появления: модель Дальтона (атом как неделимый шар), модель Томсона ("пудинг с изюмом"), планетарная модель Резерфорда (ядро и вращающиеся электроны), модель Бора (с квантованными стационарными орбитами) и современная квантово-механическая модель (электронное облако вероятности, или орбиталь).