В моделях Ф. Ленарда и Г. Нагаоки содержались некоторые структурные «мотивы», которые впоследствии нашли воплощение в резерфордовской модели атома. Однако ни одна из этих моделей не объясняла, каким же образом свойства химических элементов связаны со строением их атомов.
Подобную связь впервые попытался установить Дж. Томсон, который в 1904 г. предложил собственную модель атома. Подобно В. Кельвину, он допускал, что положительный заряд атома равномерно распределен по сфере. Внутри нее сосредоточены электроны, расположение которых подчиняется определенным закономерностям. А именно электроны образуют концентрические оболочки, или кольца, причем каждое из колец может содержать конечное число электронов. Таким образом, томсоновская модель атома в известной степени могла бы называться «оболочечной». Опираясь на нее, Дж. Томсон сделал попытку связать периодичность изменения свойств элементов *с закономерным изменением строения их атомов. Помещая электроны в различных кольцах, концентрически расположенных вокруг «центра» атома, Дж. Томсон показал, что устойчивость таких колец изменяется периодически по мере роста числа электронов. Например, он рассматривал девять различных моделей атома, каждая из которых содержала по пять колец, причем общее число электронов в кольцах колебалось в пределах от 59 до 67 (числа, конечно, были произвольными). Отсюда Дж. Томсон делал весьма интересный вывод. По его мнению, способность колец отдавать или приобретать электроны коррелирует с численным значением и знаком валентности, проявляемой элементами второго и третьего периодов менделеевской системы. Например, по Дж. Томсону, атом с 59 электронами должен проявлять свойства благородного газа, с 60 —щелочного металла, с 61—щелочноземельного металла и т.д.
Конечно, от модели Дж. Томсона нельзя было требовать многого. Оставалось неизвестным общее число электронов в атоме. Отыскивая связь между строением и свойствами атома, Дж. Томсон фактически брал произвольное число электронов в кольцах, строил из этого числа электронов определенные модели и на этой основе пытался объяснить свойства элементов сообразно их положению в периодической системе. Ни о какой общей теории периодичности не могло быть и речи. Тем не менее Дж. Томсон совершенно правильно заключил, что число электронов в атомах при переходе от элемента к элементу в периодической системе непрерывно изменяется. Он близко подошел к идее, что место элемента в системе должно быть связано с особенностями распределения электронов в атоме (со спецификой строения концентрических колец).
Следовательно, на основании лишь представления об электроне оказалось невозможным разработать достаточно строго обоснованную атомную модель. Важнейшую роль в ее создании сыграли исследования, явившиеся следствием открытия радиоактивности. Непосредственный, экспериментальный путь, приведший к формулировке представлений о модели атома, заключался в изучении рассеяния а-частиц различными веществами. Эти работы проводились начиная с 1908 г. в лаборатории знаменитого английского физика Э. Резерфорда.
|