СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
«Никакой достоверности нет в науках там, где нельзя приложить ни одной из математических наук, и в том, что не имеет связи с числом».
Леонардо да Винчи
Одним из крупнейших завоеваний первой четверти нашего столетия является овладение тайной строения вещества. Сейчас сомнения и споры о мельчайших частицах, слагающих материю, решаются точным анализом, наблюдением и расчетом. В мире бесконечно малых величин, число которых в одном грамме исчисляется единицей с 22 нулями, а электрические заряды которых измеряются тысячемиллионными долями эрга, мы научились великим законам сочетания энергии и материи, неподвижного вещества и волны. Схемы классической физики, грубые модели видимого мира оказались неприменимыми в этой области, где законы вероятности сочетаются с законами квантовой механики и движение не подчиняется основным законам Ньютона.
ATOM II ИОН
Сейчас атом, эта мельчайшая единица вещества, это «неделимое» древних греков, представляется нам как сложнейшая электростатическая и электромагнитная система — клубок. Выражаясь образно словами английского физика Содди, можно сказать, что он по «своей сложности сложнее рояля». Атом сейчас — реальная единица наших представлений о мире, и из закономерного сложения атомов образуются кристаллы, из которых построен весь мир.
Современными исследованиями установлено, что атом имеет электромагнитное ядро, заряженное положительно, и окружающий его рой отрицательных электронов, вращающихся по строго определенным орбитам вокруг ядра наподобие планет вокруг солнца. Заряд ядра изменяется от 1 до 92 элементарных единиц сообразно с помером элемента, который определяет его положение в таблице Менделеева, а следовательно, и его главнейшие физические и химические свойства. Положительный заряд ядра нейтрализован отрицательным зарядом электронов, число которых равно величине заряда.
Рои точечных электронов, или электронные облака кваптовой механики, расположены в атоме закономерно, группами, одни прочно связанные с центральным зарядом, ближе к ядру, другие дальше от него; наружные электроны связаны наиболее слабо.
Таким образом, атом представляет собой устойчивую электромагнитную систему, находящуюся обычно в равновесии. Но это равновесие лишь временное, так как атомы постоянно перемещаются в природе. Атомы, заряжепные электричеством, подвижные и способные к Физическим и химическим превращениям, называются ионам и, от греческого слова icov, обозначающего «странник». Нейтральный атом превращается в заряженный положительно катион, если теряет электроны, если я;е число электронов увеличится,— появится анион, т. е, отрицательный ион. При этом получаются ноны разной активности (валентности).
Потери или присоединения электронов к находящемуся в равновесии клубку можно добиться разными способами, например путем нагревания п создания в атоме быстрых тепловых колебапий; при этом атомы К и Na легко потеряют свои электроны, атомы Са и Mg потеряют по одному электрону лишь при 8000—12 000°, а по два электрона — лишь выше 20 000°. Легче получаются ионы в растворах, где свойства воды облегчают образование подвижпых заряженных систем.
Заряженный ион стремится приобрести внешнее строение паиболее устойчивого атома, какими считаются атомы благородных газов, у которых все «облака» особенпо прочно связаны с ядром. Ионы, которые имеют конфигурацию атомов благородных газов, наиболее устойчивые, симметричные и шаровые, относятся к типу ионов благородных газов (ионы натрия, кальция, алюминия, хлора, серы и др.). Другие, менее устойчивые ионы, электронные облака которых сами по себе непрочны, несимметричны и легко подвергаются деформации, относятся к типу «купро». Они принадлежат таким металлам, как медь, серебро, свинец, кадмий, олово. Между этими группами таблицы Менделеева (фиг. 2) есть еще третья группа, обведенная рамкой; электронные облака ионов этой группы устроены с пропуском некоторых оболочек; в них наблюдаются как бы отверстия, которые заполняются частично при образовании нейтрального атома и которые углубляются при ионизации.
Такие электрические системы отличаются особыми чертами; поскольку эти ионы являются несимметричными, неустойчивыми, всякое внешнее раздрая^ение, вроде, например, упавшей на них световой волны, встретит неоднородное электрическое поле. В постройках из этих ионов световая волна изменяется, а сами электроны могут как бы «танцевать в свободном пространстве дырок», как сказали бы мы на основе модели Бора, или «электронные облака смогут свободно испытывать колебательные движения», как говорит волновая механика.