Atoma uzbūve: no Dēmokrita līdz mūsdienu modeļiem

No tā laika pagāja daudzi gadsimti, kamēr cilvēki sāka interesēties par atoma pastāvēšanu un sāka tā izpēti. Var piebilst, ka iemesls šai kavēšanai nebija parastais cilvēka slinkums, bet gan daudzie kari, slimības un arī pastāvoša vara. Kad šie šķēršļi tika kaut daļēji pārvarēti, nāca gaismā arī zinātniska rakstura darbi, publikācijas par matēriju, atomu, elementu, vielu u.t.t.

Periodiskais likums, ko formulēja Dmitrijs Mendeļejevs, rāda likumsakarību starp visiem elementiem. Tas rāda, ka pamatā visiem atomiem ir kaut kas kopīgs. Līdz 19. Gadsimta beigām ķīmijā valdīja uzskats, ka atoms ir molekulas sīkākā daļiņa, kas nav tālāk dalāma. Pastāvēja uzskats, ka visās ķīmiskajās reakcijās sadalās un rodas tikai molekulas, bet atomi paliek neizmainījušies. 19. Gadsimta beigās tika izdarīti atklājumi, kas parādīja par iepriekš minētā uzskata nepareizīgumu. Tika pierādīta atoma sarežģītās uzbūves esamība un tā pārvēršanās no viena veida citā.

Šie atklājumi arī bija ierosinājums atoma uzbūves pētīšanai.

Pats lielākais Dž. Daltona nopelns ir atommasas jēdziena radīšana. Patiesās atomu masas, protams tajā laikā nevarēja iegūt, tādā veidā šis zinātnieks ieviesa arī relatīvās atommasas aprēķināšanu – viņš patvaļīgi izvēlējās kāda atoma masu par vienību un izrēķināja pārējo attiecību pret to.

Līdz Dž. Daltonam pastāvēja uzskats, ka atoms pēc savas uzbūves ir blīva, nedalāma daļiņa, bet līdz ar elektrona atklāšanu nāca klajā jaunas teorijas.

Eksperimentāli elektrona esamību 1897. gadā pierādīja angļu fiziķis Džozefs Džons Tomsons (1856. – 1940.). Viņš veica eksperimentus ar katodstariem gāzizlādes caurulītē, kurā tika panākts zems spiediens un ar elektrodiem pievadīts augsts spriegums (1500V). Tādos apstākļos caurulītē viņš ieguva “neredzamus” katodstarus, kas radīja spilgti zaļus uzplaiksnījumus tajās vietās, kur tie sastapās ar caurulītes iekšējo virsmu. Šie novērojumi ļāva zinātniekiem izdarīt secinājumu, ka šie stari ir negatīvi lādētu daļiņu plūsma. Atkārtojot šādu eksperimentu ar vairākām gāzēm, Tomsons ieguva vienādus rezultātus, tādā veidā pierādīdams, ka visu elementu atomi satur negatīvas daļiņas – elektronus.

No tā viņš secināja, ka atoms ir pozitīvi lādēta sistēma, kurā ir “iespiedušies” negatīvi lādētie elektroni, tādā veidā izveidodams savu atoma modeli.

Praktiski atoma uzbūves pētīšana sākās 1897. – 1898. gadā , kad bija līdz galam izpētīti katodstari. Fakts, ka elektroni izdalījās no vairākām vielām, veda pie secinājuma, ka elementi ietilpst visu elementu sastāvā. Bija arī zināms, ka atoms ir elektroneitrāls, no kā zinātnieki secināja, ka tā uzbūvē ir jābūt kādai daļai, kas ir neatklāta, un, kas neitralizēja elektronu negatīvo lādiņu. Šo pozitīvi lādēto daļu atklāja Ernests Rezerfords, pētīdams alfa daļiņu plūsmu gāzēs un citās vielās.