Физические основы получения атомной энергии - страница 8

Дальнейшее развитие науки блестяще подтвердило замечательные предвидения великого ученого. Несколько из указанных Менделеевым элементов были открыты еще при его жизни, и свойства их полностью совпали с его предсказаниями.

Величие подвига Д. И. Менделеева стало особенно отчетливым в XX столетии, когда открытый им закон получил глубокое обоснование новыми открытиями физики.

Новейшие исследования показали, что в принятом Менделеевым порядке размещения элементов нет ни одной ошибки. Все элементы, открытые после 1869 г., разместились на оставленных для них местах, подчиняясь тому же единому для всех элементов периодическому закону.

В настоящее время в периодической системе Менделеева насчитывается 102 элемента, начиная с самого легкого водорода, находящегося на первом месте, и кончая менделевием, открытым в 1955 г. и занимающим 101 место, и нобилием, открытым в 1957 г. и занимающим 102 место. Американский физик Г. Сиборг и его сотрудники, открывшие 101 элемент, присвоили ему название менделевий в честь автора периодической системы, служащей в течение почти столетия ключом к открытию новых элементов.

Каждый химический элемент имеет в периодической системе строго определенное место с определенным порядковым номером, называемым числом Менделеева, или атомным номером. Водород, открывающий таблицу, имеет номер 1, гелий — 2, уран — 92 и т. д. Атомный номер набран в таблице (рис. 1) крупным жирным шрифтом. Там же под наименованием элементов приведены их атомные веса. С возрастанием атомного номера свойства элементов периодически изменяются. Зная место элемента в периодической таблице, можно указать его основные свойства.

Атомный номер Z и атомный вес А — это основные величины, которыми характеризуются атомы каждого элемента.

Из периодического закона следует, что атомы различных элементов внутренне связаны между собой и поэтому, отличаясь друг от друга, они должны в то же время иметь что-то общее, дающее им возможность к изменениям и превращениям друг в друга. Отсюда получается, что атомы не могут быть простыми и неизменными шариками с раз и навсегда данными свойствами, а должны иметь сложное строение.

Новый взгляд на атом, как на качественно своеобразную материальную систему, не являющуюся чем-то простым и неизменным, был сформулирован Ф. Энгельсом раньше, чем это сделали сами физики и химики, а в дальнейшем развит В. И. Лениным. Энгельс указывал, что атомы «отнюдь не являются чем-то простым, не являются вообще мельчайшими известными нам частицами вещества»[4].

Важнейшими открытиями, доказавшими сложность атома и тем самым подтвердившими взгляды Ф. Энгельса и подготовившими создание современной теории атома, явились открытия электрона (1897 г.) и радиоактивности (1896–1898 гг.).

Обобщая результаты науки начала XX столетия и критикуя старое метафизическое понимание атома как неизменной и неделимой частицы вещества, Ленин говорил, что диалектический материализм признает неисчерпаемость атома и утверждает, что «электрон так же неисчерпаем, как и атом, природа бесконечна…»[5] Ленинское учение о неисчерпаемости материи во всех ее частях и проявлениях, полностью подтвержденное последующим развитием науки, имеет важное значение для прогресса современной атомной физики.

По современным представлениям, в формировании которых большую роль сыграли работы великого английского физика Э. Резерфорда, атом состоит из тяжелого положительно заряженного ядра, обладающего очень малыми размерами, и легких электронов, движущихся вокруг ядра в обширной области, получившей название электронной оболочки (рис. 2).

Диаметр ядра в несколько десятков тысяч раз меньше диаметра атома. Если представить себе атом увеличенным до размеров высотного здания Московского университета на Ленинских горах, то ядро представится тогда в виде вишни средней величины.

Электрон — мельчайшая частица вещества, обладающая зарядом отрицательного электричества. Вес (масса) электрона очень мал; он примерно в 1840 раз меньше веса легчайшего из всех атомов — атома водорода. Электрический заряд, меньший чем у электрона, никогда не наблюдался. Поэтому в атомной физике принято все заряды измерять в зарядах электрона.