ATOMTEORIER

ANTIKA ATOMTEORIER

Leukippos (475 f Kr) var från Melitos och Demokritos (470 - 400 f Kr) var från Abdera. Leukippos antog att materian består av oräkneliga element, som alltid befinner sig i rörelse s k ATOMER. Han antog att atomerna rörde sig i ett tomt rum. Leukippos och Demokritos bildar en kontinuerlig enhet när det gäller atomteorin. Atomerna, som rör sig i ett tomt rum, kommer att stöta samman med varandra och bilda kombinationer av mer eller mindre varaktigt slag. Alla förlopp i naturen följer speciella lagar. Nödvändigheten är atomteoretikernas världshärskande princip.

Demokritos behövde 3 axiom för att beskriva naturbegreppet:

  1. Det finns en mångfald odelbara enheter, atomer, som äger de konstanta egenskaperna utsträckning, form och tyngd.
  2. Det finns en tom rymd i vilken atomerna rör sig.
  3. Atomerna kombineras och kombinationerna upplöses enligt nödvändighetens lagar.

Vår värld är resultatet av en oändlig mångfald komponenter, vilka alla följer järnhårda lagar. Själen har också ett komplex av atomer.

 

NYARE TIDEN

Denna atomhypotes trängdes bort under 2000 år av den aristoteliska skolan, vilken använde Empedokles elementlära i  religiösa syften. Atomhypotesen dyker regelbundet upp under århundraden. I början av 1600-talet skriver fransmannen  P Gassend: "Också i skenbart vilande kroppar finns det atomer i rörelse. All överförelse av rörelse kan ske genom stötar och dragning. Värmen beror på atomernas häftiga rörelser". Det är först genom kemiska undersökningar på 1600- och 1700-talet som atomhypotesen börjar få experimentellt stöd (Boyle, Richter, Proust, Dalton). Noggranna analyser och bestämningar av kemiska ekvivalensvikter (främst av Berzelius) klarlade att man måste skilja mellan atomer och molekyler (Avogadro, Ampére, Cannizzaro 1800 - 1850). 1869 uppställde Mendelejeff ett periodiskt system över grundämnena baserat på deras kemiska egenskaper och atomvikter.

I mitten på 1800-talet utvecklades den kinetiska gasteorin baserad på Gassends tankegångar. Man kunde genom antagandet att atomerna var i rörelse förklara gasers tryck, temperatur, värmeledning, viskositet (Clausius, Boltzmann) och beräkna en atoms ungefärliga storlek (Loschmidt 1865). Antalet atomer (eller molekyler) som finns i så många gram av ett ämne

som atomvikten (resp. molekylvikten) anger fastställdes av Avogadro. Samtidigt började man ana atomernas inre byggnad. De måste innehålla elektriska laddningar (Faraday). Den minsta mätbara elektriska enheten döptes till elektron (Stoney 1874). Enheten bestämdes genom mätningar av elektriskt laddade partiklars (t ex vätskedroppar i gas) uppträdande i elektriska och magnetiska fält (JJ Thomson, Townsend, Wilson). Enligt Thomsons atommodell från 1903 bestod atomen av en positivt laddad sfär med rörliga elektroner på ytan. Genom att beskjuta ett känt material med alfapartiklar och registrera partiklarnas spridning, kunde Rutherford konstatera att atomerna måste innehålla en liten punktformig laddning, atomkärnan (1911). Chadwick visade att atomkärnans laddning var atomens ordningstal i det periodiska systemet multiplicerat med elektronens laddning. 1895 upptäckte Röntgen att när katodstrålar (elektroner) träffade väggen i ett vakuumrör uppstod det en mycket genomträngande strålning (röntgenstrålning), som fick vissa material att fluorescera.

 

RADIOAKTIVITET

Plücker visade 1859 påvisade strålningen från en katod floureserade glas. Goldstein kallade dessa strålar katodstrålar. Crookes visade 1874 att strålarna kunde få ett paddelhjul att snurra och drog den slutsatsen att de var av materia och i ett magnetfält avböjdes strålarna på ett sådant sätt som visade att de var negativt laddade. En annan sorts strålning upptäcktes av Röntgen.  JJ Thomsons beräkningar från 1897 visade att katodstrålar består av negativa partiklar som rör sig med stor hastighet. Dessa partiklar har en massa som är 1/1000 av en väteatom. Det var med andra ord frågan om elektroner. När Röntgens upptäckt blev bekant för Becquerrel i Paris, beslöt han sig för att undersöka ett uransalt som han visste fluorescerade och avgav röntgenstrålning i solljus. När han exponerade saltet tillsammans en fotografisk plåt i solljus kunde vid framkallning konstateras svarta fläckar, som han antog kom från röntgenstrålningen. En mulen dag lade han ned den fotografiska plåten och ovanpå saltet i en låda. När han sedan framkallade plåtarna hade dessa mörka fläckar. Han kunde sedan visa att uransaltet självt utsände strålningen. Denna strålning kallas radioaktiv strålning.

Marie Curie visade att alla uransalter avgav joniserad strålning. Hon drog slutsatsen strålning var en egenskap hos uran. 1898 isolerade Pierre och Marie Curie polonium och radium. Vid undersökning av den strålning, som utsändes vid omvandlingarna, fann man att den bestod av tre komponenter:

  1. Alfastrålning: positiva heliumkärnor.
  2. Betastrålning: negativa elektroner.
  3. Gammastrålning: energirik elektromagnetisk strålning.

1910 hade man identifierat 40 radioaktiva grundämnen, som kunde skiljas åt genom kemiska egenskaper, strålningens natur och halveringstiden. Redan 1905 fann Boltwood i USA att alla sönderfallserier slutade med uran.

 

© Hans Elvesjö 2007