Scan0007 5

We współczesnej teorii kwantowej za poprawne uznano określenia podane w punkcie 1 i 2.

C. Fizyk niemiecki A. S o m m e r f e 1 d (1868-—1951) przyczynił się w roku 1916 do częściowego wyjaśnienia nieścisłości i braków teorii Bohra. Zakładał on, że elektrony poruszać się mogą wokół jądra nie tylko po orbitach kołowych, lecz także po orbitach eliptycznych, w których ognisku znajduje się jądro atomu. Orbity eliptyczne ulegają skręceniu (podobnie jak orbity planet), a więc elektron porusza się po orbitach w kształcie pętli.

Model atomu Sommerfelda można uważać za udoskonalenie modelu Bohra. Mimo to jednak w teorii Bohra-Sommerfelda nie udało się wyjaśnić •wszystkich znanych dzisiaj faktów, dotyczących atomu (np. stabilności atomów). Dopiero dalszy rozwój chemii kwantowej umożliwił odpowiedź na te zagadnienia.

Z punktu widzenia chemii kwantowej dla opisania systemu elektronowego atomu muszą być zastosowane inne metody niż zastosowane w teorii Bohra-Sommerfelda. Wyniki stosowania takich metod mają nie tylko szerszy zakres, lecz z ich pomocą można zdobyć także dokładniejsze i ściślejsze informacje (np. o rozmieszczeniu elektronu w przestrzeni wokół jądra atomowego).

(Ty). CZĄSTKI ELEMENTARNE I ICH WŁAŚCIWOŚCI

Jak już powiedzieliśmy, atom do wolnego pierwiastka składa się z jądra i powłoki elektronowej, przy czym w skład atomu wchodzą trzy cząstki: proton, neutron i elektron. Obok tych cząstek istnieje jeszcze cały szereg innych, różniących się pod względem wielkości, energii i masy¹.

Cząstki możemy podzielić przykładowo na następujące grupy:

—    złożone (np. jony, atomy, cząsteczki),

—    elementarne,² tj- fotony (cząstki elementarne pola elektromagnetycznego, nie posiadające masy),

—    leptony (np. elektron, pozyton, neutrino, antyneutrino),

—    mezony, bariony (np. proton i antyproton, neutron i antyneutron),

—    hiperony (np. lambda 2; 2200 do 2600 razy cięższe od elektronu).

Dziś jednak wiadomo z mechaniki kwantowej, że wszystkie cząstki o nieznacznej masie, poruszające się z dużą prędkością, posiadają cechy nie lylko korpuskularne, ale także falowe. Mówimy więc o'dualistycznym charakterze cząstek; w związku z tym również elektron ma charakter tak korpuskularny,³ jak i falowy.

Cząstka jest to ciało materialne, które można określić w przestrzeni.

('harakteryzuje ją ściśle określona powierzchnia, dzieląca ją od pozostałych cząstek.

Fala jest to ruch rozprzestrzeniający się w dowolnym środowisku materialnym, charakteryzujący się zjawiskami interferencyjnymi (nakładaniem się fal) i dyfrakcyjnymi (załamywaniem się fał).

Kierunek ruchu cząstki jest taki, by iloczyn jej drogi i szybkości był minimalny, podczas gdy fale w przestrzeni rozchodzą się tak, by iloraz drogi i szybkości był minimalny.

Podstawy mechaniki kwantowej stworzył w roku 1924 francuski fizyk L. de B r o g 1 i e, który znane fakty odnoszące się do dualistycznego charakteru świata zastosował także do cząstek elementarnych. Według tej teorii ruch każdej cząstki związany jest z falą, której długość określa stosunek;

,__

m-v ’

gdzie: h to stała Plancka, m — masa cząstki, a v — szybkość cząstki.

Długość fal de Broglie’go jest bardzo niewielka (często nazywane są one falami masy). Im większa jest masa i prędkość poruszającej się cząstki, tym mniejsza jest długość fali.⁴

Falowy, a tym samym i dualistyczny charakter cząstek elementarnych został w pełni potwierdzony przez cały szereg doświadczeń: np. w przypadku elektronów poprzez ich ugięcie na niklowej płytce (C. Davisson, L. Germer 1927).

Na załączonym rysunku (rys. 2) przedstawione jest ugięcie wiązki elektronów przy przejściu przez cienką płytkę metalową.⁵

Na podstawie tego rysunku można wyciągnąć wniosek, że elektrony najgęściej gromadzą się w tych miejscach, gdzie fale elektronowe ulegają, wzmocnieniu, natomiast nie pojawią się tam, gdzie fale zanikają.

11

1

Masa określana jest w stosunku do cząstek w stanie spoczynku.

2

Nazwa cząstki elementarne jest w znacznym stopniu umowna; ich liczba dawno przekroczyła 200.

3

Z łac. corpusculum — bardzo niewielka cząstka materialna, ciałko.

4

Z tego powodu nie obserwuje się właściwości falowych ciał makroskopowych.

5

Otrzymany obraz dyfrakcyjny przypomina zachowanie typowych fal — promieni. R oentgena.