Demokrit je bio prvi koji je sugerisao da su predmeti napravljeni od nečega što se zove atomi. Iako je Demokrit bio starogrčki filozof, reč „atomi“ potiče od grčke reči atom što znači pojedinac. Demokrit je živeo otprilike od 460. do 370. godine pre nove ere i je zaključio da su atomi čvrste sfere i da se više ne mogu podeliti.
Zatim je Aristotel, koji je takođe bio drevni grčki filozof, ponudio da su predmeti napravljeni od „elemenata“. Rekao je da su elementi to je zemlja, vetar, vatra i voda i takođe svojstva koja idu uz to, na primer suvo, hladno, vruće, mokro. Nešto se može napraviti spajanjem elemenata i može se pretvoriti u druge stvari dodavanjem drugih elemenata. Aristotelova atomska teorija je bila da pokaže da sve što je napravljeno vatrom može biti vruće ili suvo, ili ako je bilo šta napravljeno od zemlje, ovo može biti suvo ili hladno.
U to vreme argumenti su bili ustanovljeni mišlju, razumom i debatom, nije bilo eksperimenata jer se smatralo da su eksperimenti vulgarni. Pošto je Aristotel bio bogat čovek i tretiran je kao slavna ličnost, njegova objašnjenja su bila zasnovana na poznatim iskustvima, on je donosio zaključke na osnovu onoga što je video, na primer, sneg i vatra spojeni zajedno čine vodu. Dok Demokrit nije bio toliko popularan i niko nije želeo da mu veruje jer je njegova teorija govorila da se atomi ne mogu videti. U osnovi, Aristotelova teorija je bila osnova za atom sve do srednjeg veka.
Pored toga, Robert Bojl, koji je živeo od 1627. do 1691. godine, proučavao je gasove i ukazao na verovatnoću postojanja atoma. Predvidio je da se elementi prave od nečega što se zove „telešce“. On je naveo da su atomi organizovani u grupe i da različite grupe su različite hemijske supstance. U njegovo vreme su počeli da se pojavljuju eksperimenti.
Štaviše, Isak Njutn je bio još jedan naučnik koji je oko 1643 – 1727. takođe proučavao gasove. Poznat je po tome što je otkrio gravitaciju. On je predložio mehanički univerzum u kome se kreću čvrste mase. Takođe da atomi/čestice nisu stacionarni.
Štaviše, Antoan Lavoazije, koji je živeo oko 1627-1691, postao je poznat kao otac moderne hemije. Bio je odličan eksperimentator, i kao takav sastavio je tačnu i preciznu vagu za istraživanje oksidacije. On je pokazao da kada je supstanca oksidovana, povećanje njene mase je jednako masi koju gubi okolni vazduh. On je naveo jedan od najfundamentalnijih zakona nauke, a to je zakon očuvanja mase i on kaže da se materija ne može stvoriti niti uništiti.
Pored toga, Džon Dalton je živeo otprilike od 1766. do 1844. godine i predložio je teoriju atoma, a to je da se elementi sastoje od sitnih čestica zvanih atomi. Atomi istog elementa su slični, dok se atomi različitih elemenata razlikuju po veličini, masi i drugim svojstvima. Atomi se ne mogu podeliti, stvoriti ili uništiti. Jedinjenja (molekuli) nastaju kada se različiti elementi spoje zajedno u celobrojnim odnosima. U hemijskoj reakciji, atomi su povezani, odvojeni ili preuređeni.
Isto tako, tokom 19. veka ljudi su bili željni da pronađu nove elemente i do 1860. godine otkriveno je 60 novih elemenata. Tada je naučnik po imenu Dimitri Mendeljejev, koji je bio negde u vreme 1834-1907, imao koncept klasifikacije elemenata. Preuredio je elemente po rastućoj atomskoj težini, otkrio je dosledne obrasce i izmislio tabelu za predviđanje prisustva brojnih elemenata. Moderna verzija periodnog sistema organizuje elemente prema „atomskom broju“. Atomski broj je broj protona koji se dodaje sa brojem neutrona. Promene koje se daju savremenom periodnom sistemu su pozicije nekih elemenata.
Takođe, 1857. godine, Hajnrih Gajsler eksperimentiše o tome da li električna energija još uvek može da putuje, ako je vazduh oduzet. Dakle, kada je većina vazduha bila isisana, cev je i dalje sijala. Ovo pripisuje malu količinu vazduha koja je ostala u cevi. Otkrio je da različiti gasovi stvaraju različite boje svetlosti. Ljudima se ovo mnogo dopalo pa su ih koristili za zabavu, na primer neonska svetla. Štedne sijalice su primer cevi za pražnjenje gasa.
Zatim drugi naučnik po imenu Kruks koji je napravio vakuumsku cev i napravio je bolju vakuumsku cev od Hajnriha Gajslera jer usisava više vazduha. Kao rezultat toga, u cevi nema sjaja, ali na staklu na kraju kade svetli zeleno. Tamo se pojavio krst i senka na ekranu. Za vakuumsku cev, šta god da je pokrenulo struju, putuje pravolinijski. Kruks je dizajnirao lagani točak da vidi da li su ga zraci naterali da se okrene. Metod eksperimenta je bio da se na aparat primeni napon, točak se udaljio od katode, ali svetlost nije htela da okrene ovaj točak. Katodni zraci moraju biti neka vrsta male čestice.
Dizajnirao je još bolji vakuum od vakumskih cevi Kruksa i Hajnriha Gajslera. Primetio je da se zraci odbijaju ka pozitivnoj ploči. Čestice su negativno naelektrisane. On je pretpostavio da su ove čestice deo atoma. „… atomi elemenata sastoje se od niza negativno naelektrisanih zrnaca zatvorenih u sferu uniformne pozitivne naelektrisanja,…”[Thomson, 1904] Ovo je upoređeno sa britanskim desertom u to vreme pa je postalo poznato kao model pudinga od šljiva.
Ernest Rutherford je bio oko 1871-1937, bio je odgovoran za otkrića u radioaktivnosti i nuklearnoj fizici. Bio je učenik J.J. Tomson i želeo je da odredi veličinu atoma. Ispalio je pozitivno naelektrisanu česticu na tanku zlatnu foliju. On je očekivao da pozitivno naelektrisane čestice neće odstupiti dok prolaze kroz pozitivnu sferu. Rutherford je u stvari primetio da se oko 2 od svakih 7 pozitivnih čestica otklone nazad. „To je bio najneverovatniji događaj koji mi se dogodio u životu. Bilo je skoro isto tako neverovatno kao da ste ispalili granatu od 15 inča na komad maramice, a ona se vratila i pogodila vas.” Ernest Rutherford [Rutherford, 1964]. On je otkrio alfa i beta zrake koji su bili pioniri zakona radioaktivnog raspada i priznao alfa čestice kao jezgra helijuma. Ovo je pokazalo da postoji nešto u centru atoma i da sadrži većinu atomske mase. Raderford je pojasnio svoje rezultate rekavši da se atomi sastoje uglavnom od praznog prostora, da su mali, gusti i da se u centru nalazi pozitivna sfera poznata kao jezgro. Pozitivno naelektrisane čestice se preusmeravaju ako su dovoljno blizu jezgra, a takođe i da elektroni kruže oko jezgra.
Postoji teorija poznata kao elektromagnetna teorija koja kaže da svaka naelektrisana čestica u kružnoj orbiti zrači elektromagnetnu energiju. Elektron gubi energiju dok kruži oko jezgra. Radijus njegove orbite se smanjuje kako se energija smanjuje. Elektron bi trebalo da spiralno ide ka jezgru. Elektron treba da emituje elektromagnetne talase jer gubi energiju na mešavini frekvencija u određenom opsegu. Spektri zračenja nisu bili kontinuirani. Emisioni spektri se nisu mogli rešiti sa Rutherfordovim modelom, niko zaista nije razumeo zašto formula funkcioniše. Iako je naučnik po imenu J.J. Balmer je proučavao emisioni spektar za nekoliko elemenata. Spektri za druge elemente mogu se predvideti korišćenjem formule. Na osnovu posmatranja vodonika mogao bi se napraviti matematički model.
Nils Bor, koji je bio tu u vreme 1885 – 1962, došao je sa revolucionarnim predlogom koji kaže da je energija atoma u orbiti kvantizovana, odnosno da su dozvoljene samo određene vrste energija. Energije moraju biti višestruke od osnovne jedinice, on je takođe predložio da elektroni mogu da skaču između orbita. On je bio pionir kvantne teorije. Borov model pokazuje da elektroni kruže u školjkama određene energije. Ako elektron prelazi iz višeg u niže energetsko stanje, promena energije je proporcionalna frekvenciji f emitovanog fotona. Energija se daje kao foton određene energije. Ovo povezuje linijske spektre sa atomskim modelom. Energija se oslobađa samo kada elektroni pređu u stanje niže energije. Foton predstavlja „rezervnu energiju“.
Plank je predložio da svetlost putuje u diskretnim paketima energije koja je kvanta. Kvanti su fotoni. Fotoni se kreću brzinom svetlosti i imaju odgovarajuću frekvenciju. Da bi elektron emitovao svetlost, potrebna je minimalna energija. Kvantna teorija objašnjava fotoelektrični efekat. Ajnštajnova jednačina E = mc2 povezuje materiju i energiju.
U zaključku, atomska struktura i sam atom su toliko zanimljivi za učenje i mogli biste provesti milenijume proučavajući o tome. Izgradio je put do radioaktivnosti, tretmana rendgenskim zracima, materije i čestica antimaterije, čak i tamne materije samo sa atomima. Ova pionirska nanotehnologija i većina stvari koje vidimo danas. Teorija relativnosti bi se na neki način mogla povezati sa ovim jer su atomi bili uzrok svih ovih teorija koje danas vidimo. Ričard Fajnman, koji je postao jedan od najpoznatijih svetskih naučnika, u ovoj izjavi primećuje atom o atomu „Ako bi svo naučno znanje bilo uništeno, a samo jedna rečenica preneta na sledeće generacije stvorenja, koja izjava bi sadržala najviše informacija u najmanje reči? Verujem da je atomska hipoteza da su sve stvari napravljene od atoma – malih čestica koje se kreću u stalnom kretanju, privlačeći jedna drugu kada su na maloj udaljenosti, ali se odbijaju kada su stisnuti jedno u drugo. U toj jednoj rečenici, videćete, postoji ogromna količina informacija o svetu, ako se primeni samo malo mašte i razmišljanja…”[Feinman, 1998] ovaj citat pokazuje da su atomi tako zanimljivi i toliko zanimljiv da će ga ljudi proučavati čak i za milenijume.
Comments