Atomska teorija
Atomska teorija (ili atomistika) je naučna teorija po kojoj se tvar sastoji od diskretnih jedinica nazvanih atomima. Filozofski koncept atomizma je postojao još u staroj Grčkoj, ali tek u 19. veku su otkrića u polju hemije pokazala da se materija zaista ponaša kao da je sastavljena od atoma.
Reč atom potiče od starogrčkog prideva atomos, što znači „nedeljiv“.[1] Hemičari 19. veka počeli su da koriste taj termin kako bi ukazali na relativne težine koje se mogu dodeliti jedinicama mase svakog od hemijskih elemenata. Otprilike na prelazu u 20. vek, kroz razne eksperimente sa elektromagnetizmom i radioaktivnošću, fizičari su otkrili da je takozvani „nedeljivi atom“ zapravo konglomerat različitih subatomskih čestica (uglavnom elektrona, protona i neutrona), koji mogu postojati odvojeno jedni od drugih. Zapravo, u određenim ekstremnim okruženjima, poput neutronskih zvezda, ekstremna temperatura i pritisak sprečavaju postojanje atoma u potpunosti.
Pošto je utvrđeno da su atomi deljivi, fizičari su kasnije izmislili termin „elementarna čestica“ za čestice koje su navodno nedeljive.
Istorija uredi
Antički atomizam uredi
Dugo se smatralo da je materija kontinualne (neprekinute) prirode, što potiče još od Anaksagore (oko 500 - 428. p. n. e.). Drukčiji pogled, da je priroda materije diskretna (diskontinualna) izneo je Demokrit (oko 460 - 370. p. n. e.)[2][3][4][5] koji je najmanje sastojke materije nazvao atomima (atomos - gr. nedeljiv).[3][4][5] Prema prvom shvatanju objekt može da se deli na delove bezgranično. Prema drugom, proces deljenja ne može da se odvija dalje nakon što se dostignu dimenzije atoma. Demokritov atomizam su rafinirali i dalje razradili pozniji grčki filozof Epikur (341 - 270 pne) i rimski epikurejski pesnik Lukrecije (oko 99 - 55 pne).[4][5] Tokom ranog srednjeg veka, atomizam je u zapadnoj Evropi bio uglavnom zaboravljen.[4] Tokom 12. veka, atomizam je postao poznat u zapadnoj Evropi po referenci na njega u novootkrivenim spisima Aristotela.[4]
Diskusija među grčkim filozofima ostala je bez rezultata iako je bila veoma živa. Ni za jedno gledište nije bilo eksperimentalne, iskustvene potvrde. Rastuća vera geometričara da je prostor neprekidan dala je težinu teoriji o neprekidnoj građi materije. Međutim ni tada, ideje o diskretnoj, čestičnoj strukturi materije nisu u potpunosti bile odbačene. One su dobile jasnu podršku Lukrecija (97 - 55. p. n. e.) u poznatom delu „O prirodi stvari“ i mnogih poslerenesansnih naučnika uključujući Isaka Njutna i Ruđera Boškovića (1711 - 1787).
Atomska teorija uredi
Tek su hemičari oko 1800. godine pružili prve eksperimentalne dokaze o ispravnosti atomističkog shvatanja. U 18. veku nekolicina hemičara bavila se ispitivanjem osobina gasova i bili su poznati pod imenom „pneumatski hemičari“. Između ostalih to su bili Džozef Blek, Džozef Pristli, Henri Kevendiš, Džon Dalton, Karl Vilhelm Šele i Antoan Lavoazje. Savremena teorija o atomskoj strukturi materije nastala je iz istraživanja ove grupe hemičara.
Nešto posle 1850. godine, interes za osobine gasova i njihovo istraživanje pokazali su i fizičari, što je dovelo do razvoja kinetičke teorije gasova koju su utemeljili Džejms Klerk Maksvel i Ludvig Bolcman. U toj teoriji, koja i danas važi, pretpostavlja se da se gasovi sastoje od malih čestica, atoma ili molekula, koje se nalaze u stanju neprekidnog, haotičnog kretanja.
Atomistički pogled prevladao je tek posle dugotrajne borbe sa “energetičarima”, kako su nazivani protivnici atomske hipoteze. Uprkos mnogim dokazima o postojanju atoma mnogi su atomistiku smatrali “interesantnom hipotezom, dopustivom sa stanovišta naše spoznajne moći”. Odbijanje atomske hipoteze od strane filozofa 19. veka ostavilo je traga i na naučnike toga doba od kojih su mnogi pružali žestok otpor. Na primer, Šopenhauer je atome smatrao ničim drugim do “izmišljotinom apotekara neznalica”, dok je Mah “atomističare” nazivao “udruženjem vernika”, misleći na nedostatak očiglednog dokaza o postojanju atoma. Mah je svakome ko bi mu se obratio braneći atomističku hipotezu odgovarao pitanjem: “Da li ste ikada lično videli atom?” Međutim, kada je 1910. godine video scintilacije alfa čestica na fluoroscentnom zaklonu, priznao je, sa rezervom, da najzad veruje u postojanje atoma.
Slično Mahu i najtvrdokorniji protivnici atomske hipoteze, pritisnuti novim dokazima, polako su prihvatali stvarnost postojanja atoma. To se desilo na prelazu iz 19. u 20. vek, mnogo pre isteka 300 godina koliko je u očaju predskazao Bolcman, koji je na kraju, neshvaćen od svojih savremenika, sam sebi prekratio život. Igrom sudbine, samo nekoliko godina kasnije, njegove ideje postale su opšte prihvaćene i neizmenjene do današnjih dana.
Tako je ideja o čestičnoj prirodi materije postala opšte prihvaćena, iako se o samim atomima veoma malo znalo. Zbog toga je glavna briga fizičara s kraja 19. veka bila utvrđivanje unutrašnje strukture atoma.
Otkrivanje strukture atoma uredi
Istorijski gledano, istraživanja atoma su se odvijala u tri paralelna pravca, koja je kasnije ujedinio Nils Bor u vidu čuvenih postulata i modela atoma.
Prva grupa u kojoj se isticao Džozef Džon Tomson ispitivala je električno pražnjenje u gasovima. Godine 1897. Tomson je pokazao da se katodni zraci sastoje od malih negativno naelektrisanih čestica - elektrona. To je prvi sastojak atoma koji je bio ustanovljen. Prisustvo elektrona opaženo je kasnije i u nekim drugim pojavama kao što su termojonska emisija, fotoelektrični efekat, x-zračenje i radioaktivnost.
Oko 1910. godine Tomson je ispitivao slabe pozitivne zrake i pokazao da se sastoje od pozitivnih čestica čija masa daleko prevazilazi masu elektrona. On je pravilno zaključio da te čestice predstavljaju ostatak atoma posle odlaska elektrona sa njega.
Pre Tomsona atom je zamišljan kao mala bilijarska kugla. Tomson nije samo odredio apsolutnu masu te kugle, već je ustanovio da male, negativno naelektrisane čestice mogu da se odvoje od nje, ostavljajući joj pozitivno naelektrisanje. Na osnovu toga Tomson je predložio "plum puding" (puding od šljiva) model atoma. Bez obzira na brojne slabosti, Tomsonov model imao je ogroman značaj jer je prvi put ukazano na postojanje unutrašnje strukture atoma.
Druga značajna grupa istraživača bavila se pojavom prirodne radioaktivnosti koju je otkrio 1896. godine Anri Bekerel (Henri Becquerel, 1852 - 1908). Ključnu ulogu u ovoj grupi odigrao je Raderford, mada treba da se naglasi da su Pjer i Marija Kiri (Piere Curie, 1859 - 1906) bili istaknuti članovi grupe i u najvećoj meri zaslužni su za razvoj metoda za ekstrahovanje i koncentrovanje prirodno radioaktivnog materijala. (A. Bekerel i Marija i Pjer Kiri su su 1903. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziku. Sama Marija Kiri 1911. ponovo je dobila Nobelovu nagradu, ovoga puta za hemiju).
Radioaktivnost predstavlja raspad atoma. Za vreme raspada emituju se tri vrste zračenja: alfa, beta i gama. Raderford je prvi utvrdio razliku između njih i ispitao njihove osobine. Pokazao je da alfa zrake sačinjava mlaz pozitivno naelektrisanih čestica, čijim je rasejavanjem na tankim zlatnim folijama postavio nuklearni model atoma, 1911. godine.
Treća grupa istraživača u kojoj je vodeću ulogu imao Maks Plank (Max Planck, 1858 - 1947) ispitivala je zakone zračenja crnog tela. Najvažnije otkriće te grupe jeste da se emisija zračenja odvija u kvantima, tj. isprekidano, a ne neprekidno kao što je to predviđala klasična teorijska fizika.
Godine 1913. Nils Bor je objedinio rezultate sva tri pravca istraživanja, predloživši model atoma kojim je postavio temelje današnjeg shvatanja strukture atoma. Od prve grupe on je usvojio postojanje i osobine elektrona, od druge nuklearnu strukturu atoma, a od treće činjenicu da atom emituje svetlost u kvantima, a ne neprekidno.
Reference uredi
- ↑ Berryman, Sylvia, "Ancient Atomism", Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2008 Edition), Edward N. Zalta (ed.) [1]
- ↑ Pullman, Bernard (1998). The Atom in the History of Human Thought. Oxford, England: Oxford University Press. str. 31–33. ISBN 978-0-19-515040-7.
- ↑ 3,0 3,1 Kenny, Anthony (2004). Ancient Philosophy. A New History of Western Philosophy. 1. Oxford, England: Oxford University Press. str. 26–28. ISBN 0-19-875273-3.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 Pyle, Andrew (2010). „Atoms and Atomism”. u: Grafton, Anthony; Most, Glenn W.; Settis, Salvatore. The Classical Tradition. Cambridge, Massachusetts and London, England: The Belknap Press of Harvard University Press. str. 103–104. ISBN 978-0-674-03572-0.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Cohen, Henri; Lefebvre, Claire, ur. (2017). Handbook of Categorization in Cognitive Science (Second izd.). Amsterdam, The Netherlands: Elsevier. str. 427. ISBN 978-0-08-101107-2.
Vidi još uredi
Spoljašnje veze uredi
- Ancient Atomism
- Discovery of the Neutron
- Atom: The Incredible World
- Atomism by S. Mark Cohen.
- Atomic Theory - detailed information on atomic theory with respect to electrons and electricity.