Atomo sandaraMintį, kad medžiaga susideda iš atskirų dalelių, pirmą kartą iškėlė
Leukipas Miletietis I a. m. e. Šią idėją išplėtojo jo mokinys Demokritas,
pradėjęs vartoti žodį „atomas“ (kilusį iš graikų kalbos žodžio „atomas“ –
nedalomas). Džonas Daltonas (1766-1844) atgaivino šio žodžio vartoseną,
moksliškai pagrindęs paprastą graikų idėją. Pasak Daltono, atomas yra
mažytė nedaloma dalelė; medžiagos bazinis elementas, dalyvaujantis
cheminėse reakcijose.
Atomas ir elektra
Daltono pažiūros į atomą buvo sugriautos 1897 m., kai Dž. Dž. Tomsonas
(1856-1940) atrado, kad atomai gali skleisti dar mažesnes neigiamas
elektringąsias daleles, vėliau pavadintas elektronais. Paaiškėjo, kad
atomui būdinga tam tikra vidinė sandara. Tomsono atradimas rodė, jog atomas
turi turėti ir teigiamų elektrintųjų dalelių. Mokslininkai iškėlė
prielaidą, kad elektronai yra išsisklaidę teigiamame atome kaip razinos
saldžioje bandelėje. Remiantis šiuo modeliu, buvo sunku paaiškinti kai
kurias atomų savybes. Tobulesnis modelis buvo sukurtas, atradus
radioaktyvumą. Jį atrado Antuanas Anri Bakeris (1852-1908) pastebėjęs, kad
kai kurie sunkiųjų elementų atomai skleidžia savaiminį spinduliavimą. Yra
trys šio spinduliavimo rūšys: beta dalelių (elektronų), alfa dalelių
(teigiamų helio branduolių, susidedančių iš dviejų neutronų) ir gama
spindulių kvantų (trumpabangių elektromagnetinių spindulių) spinduliavimas.
Rezerfofdo atomo modelis
1911 m. Ernestas Rezerfordas (1871-1937)sukūrė visiškai naują atomo
modelį, pagrįst jo paties ir Hanso Geigerio (1882-1945) bei jo bendradarbių
eksperimentais (jie išmatavo alfa dalelių aukso folijoje). Pasak
Reazerfordo modelio, atomo teigiamas krūvis ir masė sutelkti centriniame
branduolyje, apie kurį juda elektronai. Šiandien žinoma, kad atomas yra
beveik tuščia erdvė, kurios centre – mažytis branduolys, jis dešimtis
tūkstančių kartų mažesnis už atomą. Patys atomai taip pat labai maži:
dešimt milijonų atomų, sudėtų vienas greta kito, sudarytų 1 mm ilgio
grandinėlę. Rezerfordas vėliau atrado, kad branduolio dalelė, turinti
teigiamą krūvį, yra 1836 kartus sunkesnė už elektroną. Šias daleles jis
pavadino protonais. Protono krūvis lygus elektrono krūviui, tik yra
teigiamas. Paprasčiausias atomas – vandenilio – susideda iš vieno protono
(branduolio) ir vieno elektrono, orbita judančio aplink jį. Sunkesni
atomai turi daugiau protonų, bet protonų skaičius branduolyje (vadinamas
atominiu skaičiumi) visada lygus branduolio elektronų skaičiui. Vėliau buvo
numatyta, kad visų atomų branduoliai, išskyrus vandenilio, turi kitokių
dalelių. Tai – neturinčios krūvio dalelės (todėl vadinamos neutronais);
šios dalelės masė beveik lygi protono masei.
Kvantinė teorija ir spektroskopija
Kvantinė teorija ir spektroskopija padėjo danų fizikui Nilsui Borui
(1885-1962) sukurti dar vieną svarbų atomo modelį. Kvantinės teorijos
pagrindus sukūrė Maksas Plankas (1898-1947) 1900 m., nagrinėdamas įkaitusio
kietojo kūno šiluminį spinduliavimą. Jis įrodė, kad energija skleidžiama ir
sugeriama tik tam tikromis porcijomis, kurios buvo pavadintos kvantais.
Spektroskopija pradėjo kurtis, kai Izoakas Niutonas (1643-1727) prizme
išskleidė baltos šviesos spindulį į įvairių spalvų spindulius ir gavo
regimosios šviesos spektrą. 1814 m. Jozefas fon Fraunhoferis (1787-1826)