Idee, et kõik maailma ained koosnevad aatomitest, sündis 5. sajandil eKr, kui Vana-Kreeka mõtleja Democritus soovitas, et kõik, mis olemas, koosneb väikseimatest liikuvatest osakestest. Siis puudusid tehnilised vahendid selle hüpoteesi tõesuse kontrollimiseks. Võib vaid oletada, et kõige tõenäolisemalt pole sellel tähendust. Paljude sajandite jooksul pärast Democritust tuletati perioodiliselt meelde aatomeid, kuid see hüpotees polnud neil kaugetel aegadel populaarne. 19. sajandil ilmus aatomi hüpotees uuesti teaduslikule silmapiirile.
Maailmapilti kirjeldav mudel
Teadlased otsisid mudelit, mis suudaks rahuldavalt kirjeldada reaalmaailma pilti. Aatom osutus väga sobivaks mudeliks. Ehkki aatomeid pole näha, võisid teadlased nende olemasolu tunnistades selgitada, mida nad katses ja looduses vaatasid.
Teadlased olid aatomite olemasolust veendunud juba ammu enne, kui nad seda tõestada suutsid. Mudel töötas, kuigi keegi ei suutnud selle tõesust tõestada. Näiteks 19. sajandi alguses avastas keemiliste reaktsioonide seadusi uurinud inglise teadlane John Dalton, et kaks ainet reageerivad keemiliselt alati ühes ja samas püsivas proportsioonis. Näiteks ühe osa hapniku ja kahe osa vesiniku ühendamine annab vett.
See võimaldas eeldada, et ühe aine aatomid, mis on massis üksteisega võrdsed, on ühendatud teise aine aatomitega (see tähendab erineva massi aatomitega). Vee moodustumisel kombineerub üks hapnikuaatom kahe vesinikuaatomiga. Aatomimudel aitas mõista, mida Dalton oma katsetes täpselt vaatles. Aatomite olemasolu kohta on veel üks lihtne tõendusmaterjal.
Kui vaatate mikroskoobi kaudu vees suspendeeritud õietolmuosakesi, näete, et need teevad kaootilisi liikumisi. Miks? Teadlased on väitnud, et selle põhjuseks võib olla õietolmuosakeste kokkupõrge arvukate aatomite või aatomirühmadega, mida teadlased on nimetanud molekulideks (näiteks vees põrkuvad osakesed veemolekulidega).
Reklaamvideo:
Millest aatom koosneb?
Aatomiteooriaga nõustunud teadlased uskusid, et aatom koosneb väikestest elektrilaenguga osakestest - positiivsetest ja negatiivsetest, mis aatomis nagu pallina kombineerituna neutraliseerivad üksteist ja muudavad aatomi tervikuna elektriliselt neutraalseks. Kuid 1907. aastal tõestas inglise füüsik Ernest Rutherford oma katsetega, et see pole täiesti tõsi.
Rutherford pommitas kuldfooliumi positiivse laenguga osakeste kiire kiiriga. Ta uskus, et osakesed lähevad fooliumist läbi. Mõned positiivselt laetud osakesed lendasid fooliumist läbi. Ja mõned ei suutnud seda teha. Veelgi enam, nad rikošeti eksperimenteerijasse, justkui tõrjuks neid mingi fooliumisse peidetud jõud. Rutherford oli üllatunud. Ta ütles, et see on nagu hakanud kiudu paberil potti põletama ja äkki näen, kuidas see pott pottsepa otsmikult lendab.
Aatomituum
Rutherfordi katsed aitasid kinnitada aatomi hüpoteesi ja mõista, kuidas aatom töötab. Sai selgeks, et positiivsed ja negatiivsed osakesed ei asu aatomis ühtlaselt. Kui see oleks nii, siis ei tõrjutaks Rutherfordi katses positiivselt laetud osakesi sellise jõuga tagasi. See tähendab, et aatomi tuum ei ole neutraalne. Aatomi keskel on tihe osakeste sasipundar, st keskel, mida nimetatakse aatomi tuumaks, on positiivselt laetud prootonid ja neutraalsed neutronid.
Tuumast märkimisväärsel kaugusel pöörlevad selle ümber orbiitides negatiivselt laetud osakesed - elektronid. Kuna positiivne laeng on suurusjärgus võrdne negatiivsega, on aatom tervikuna elektriliselt neutraalne. See ei vaja tasuta.
Kuid tuum ise on positiivse laengu kontsentreerumine. Paljud Rutherfordi eksperimendi positiivsed osakesed lendasid kulla aatomi positiivselt laetud tuumale liiga lähedale. Kuna positiivsed laengud tõrjuvad vastastikku, lendasid need osakesed tagasi eksperimendi poole. See andis talle aimu, kuidas aatomid tegelikult töötavad.
Kvargid
Prootonid ja neutronid on osakesed, mis, ehkki ise on väikesed, koosnevad veelgi väiksematest osakestest, mida nimetatakse kvarkideks. Tänapäeval usuvad teadlased, et prootonid ja neutronid koosnevad veelgi väiksematest osakestest, mida nimetatakse kvarkideks.
Kvargid on uus mudel aatomite käitumise paremaks selgitamiseks reaalses maailmas. Ja nagu teadlased otsisid aatomite olemasolu kohta eksperimentaalseid tõendeid, otsivad nad nüüd kvarkide olemasolu tõest kinnitust.
