CC BY
0Мамедов Вагиф Наджаф оглы, Керимова Тахира Кадыр кызы, Аскерова Айсель Габил кызы, Новрузова Гаджар Хасай кызы, Азербайджанский государственный аграрный университет, г. Гянджа, Азербайджан
E-mail: mammedov1948@mail.ru
Аннотация. В данной статье описывается интересные факты, касающиеся открытия электрона.
Ключевые слова: древняя Греция, янтарь, гипотез де Бройля, Бенджамин Фраклин, электролиз, Фарадей, электрический заряд, корпускулярные и волновые свойства, катодные лучи.
Название «электрон» происходит от греческого слова означающего янтарь. Ещё в древней Греции естествоиспытателями проводились эксперименты -куски янтаря тёрли шерстью, после чего те начинали притягивать к себе мелкие предметы.
В настоящее время представление о том, что «атом - мельчайшая частица материи», практически утратило свою суть с сегодняшней научной точки зрения. Всем уже хорошо известно, что открыты десятки элементарных частиц, меньших размеров самого атома, и мы не сомневаемся в тех, которые вероятно, еще не открыты, но существуют. Однако нельзя забывать, что значение электрона сегодня особенно велико.
Электрон - первая экспериментально подтвержденная отрицательно заряженная элементарная частица. Заряд его равен -1,602 10-19 Кл. а масса электрона равна 9,110-31 кг. Электрон неделим и является одной из основных структурных единиц вещества, обладает спином равным его время жизни не менее 6,61028 лет. Согласно гипотезе де Бройля (1924), электрон обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами.
Роль электрона в сложном строении атома незаменима. Изучение свойств электрона оказало большое влияние на развитие изучения применения материи в целом и формирование ее физического облика.
Совершим путешествие в прошлое.
В конце XVIII века известный американский учёный Бенджамин Фраклин выдвинул «теорию электричества», в результате своих многолетних экспериментов с электричеством. Согласно теории, электрическое явление
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
возникает благодаря особой электрической «жидкости» (ученый назвал ее флюоридом) во всех телах. Если этой «жидкости» в организме больше нормы, то он показывает отрицательный электрический заряд, а если меньше, то он показывает электрический заряд другого знака.
Об этой электрической материи учёный пишет: «Электрическая материя состоит из чрезвычайно мелких частиц. По этой причине они могут легко проходить сквозь самую плотную материю».
Отсюда делается вывод, что существует особая электрическая материя, состоящая из атомов. Эти атомы чрезвычайно малы по сравнению с атомами обычных веществ.
Теория Фраклина не имела большого резонанса, поскольку не основывалась на эмпирических фактах.
В 1833 г. англ. учёный М. Фарадей изучил сущность явления электролиза. Следует отметить, что явление электролиза было известно науке уже в конце 17 века: «при прохождении электрического тока через жидкости и сплавы предметы распадаются на составляющие».
Основная заслуга Фарадея заключалась в том, что ему удалось рассчитать величину необходимого электрического заряда за все время, затрачиваемое на полное разложение электролитов. Тогда же он определил, что через электролит должно пройти 96500 кулонов электрического заряда, чтобы отделить 1 г водорода от любого электролита. Точные измерения Фарадея показали, что для разделения 23 г 35,45 г О, 39,1 г K и 107,87 г Ag требуется такое же количество электрического заряда. По-видимому, эти числа представляют собой атомные массы соответствующих элементов.
Итак, отсюда можно прийти к такому логическому выводу, что количество атомов в указанном количестве элементов равно количеству атомов в 1 г водорода.
То есть, столько же, сколько один атом водорода несет электрический заряд, один атом один О, один ^ один атом Ag также несут такой же электрический заряд. Чуть позже ученый проводит эксперименты, взяв 24,31г Mg, 40,08г Ca, 65,38г 7п, которые являются двухвалентными элементами, и в это время оказывается, что для этих элементов не 96500 кулонов, а в 2 раза больше, т.е. 193000 кулоны, требуется. Это число увеличивается в 3 раза для 3-валентных элементов, в 4 раза для 4-валентных элементов и так далее. уже происходит.
На основе всех этих фактов Фарадей открывает свои знаменитые законы электролиза.
В 1859 году немецкий учёный Плюккер при излучении электрического тока из разрежённых газов заметил, что с поверхности катода испускается особый луч, освещающий место его падения. Хитторф, Гольштейн и Крукс провели исследования в этой области и назвали этот луч катодным лучом.
Еще в 1869 году изучая флуоресценцию на стенках стеклянной трубки, Хитторф наблюдал образование нового типа пучка лучи. Ученый У. Крукс, который расширил исследования в этой области, в 1874 году в Шеффилде в
»
36
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
своем докладе, озаглавленном «Материя лучи или четвертое состояние материи», выдвинул столь смелую для того времени гипотезу. Согласно этой гипотезе, катодный луч состоит из потока отрицательно заряженных частиц материала, имеющих высокую скорость. По словам ученого, эти частицы входят в состав каждого атома элемента.
Гипотеза учёного не принимается однозначно мировыми учёными. Они даже думали, что он сошел с ума.
Знаменитый учёный Генрих Герц, открывший электромагнитные волны, показал, что катодные лучи - это не поток заряженных материальных частиц, а особый тип волн, распространяющихся в эфире.
Однако после получения неопровержимых фактов эта гипотеза, выдвинутая У. Круксом, принимается мировыми учеными.
В 1879 году Крукс изобрел радиометр и обнаружил, что катодные лучи распространяются прямолинейно. В 1891 году англ. по предложению ученого Стойни эти частицы названы «электронами» (что по-гречески означает янтарь).
Завершая свои исследования, Крукс высказывает оптимистическое мнение: «...в наших руках находятся частицы, составляющие основу всей физики Вселенной.... Мы вступили в область, где материя и энергия тесно связаны».
Итак, можно сказать, что катодные лучи — это поток отрицательно заряженных электронов, который Франклин однажды назвал «электрической жидкостью».
В области изучения катодных лучей, ученый Джон Томсон провел более обширные исследования. Он проделывает огромную фундаментальную работу, определяя заряд и массу этих лучей. И по этой причине открытие электрона связано с его названием. За свою работу учёный был удостоен Нобелевской премии в 1906 году. Открытие электрона официально считается датой 29 апреля 1897 года.
Следует отметить, что когда Дж. Томсон читал лекцию об электронах в Королевском обществе, большинство ученых отнеслись к нему скептически. Даже гениальный Планк в 1925 году открыто признался, что в 1900 году я не верил в гипотезу Томсона о том, что электрон является элементарной частицей.
В 1916 году американские учёные Стюарт и Толмен в результате точных исследований пришли к выводу, что катодные лучи не отличаются от электронов, которые являются переносчиками электрического тока в металле, то есть являются электронами.
Следует отметить, что случай, подтверждающий наличие обычных электронов в металлах, был доказан недавно. Например. явление фотоэффекта. Ее автор - Генрих Герц, открывший радиотелеграф. Благодаря этому явлению металлы приобретают положительный заряд при освещении ультрафиолетовым или обычным светом. Это происходит из-за отрыва электрона от поверхности металла при облучении.
Еще одним фактом, доказывающим существование электронов в металлах, является явление «электронной эмиссии». Это явление основано на том, что
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
металлы испускают электроны при нагревании до высоких температур. Это явление впервые открыл Эдмон Беккерель в 1853 году. Позже Гитторф, Гольдштейн и другие ученые попытались изучить это явление дальше.
Ни для кого не секрет, что сегодня роль электрона незаменима. Так, невозможно представить какой-либо процесс в атоме без участия электрона. Можно показать, что все оптические, электрические, магнитные, химические и механические свойства веществ объясняются особым движением электрона. Движение электронов вызывает течение электрического тока в проводниках. Без представления об электроне невозможно говорить о химической связи, химической активности элементов, валентности, состояниях окисления, а также периодических законах и спектрах.
Литература:
1. Реми Г. Курс неорганической химии. - Изд. «Мир», 1972. - Том 1.
2. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - М., 1973.
3. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. - М., 2002.
4. Зайцев О.С. Общая химия. - М., 1990.
5. Глинка Н.Л. Общая химия. - М., 1984.
