20
Атомы строят Квантовомеханическая теория ато-
u n n A U U , u
ма справедливо считается одним
милскулы ' „ , .
и кристаллы
и з в е л и ч а и ш и х
триумфов физики.
Дав такое точное описание свойств
атома, эта теория подвела прочный фундамент, если не
подо всю естественную науку, то во всяком случае под
большую ее часть, поскольку материя состоит из ато-
мов. Зная свойства атомов, мы в состоянии рассчитать,
каким образом они соединяются вместе и какие зако-
ны здесь действуют. При помощи квантовой механики
мы можем определить не только свойства атомов, но и
свойства всех веществ, образуемых ими: мы можем
понять, почему золото обладает желтым цветом, а сталь
тверда; почему водород и кислород, соединяясь, дают
воду; и что происходит, когда вода замерзает, образуя
лед, или кипит, превращаясь в пар. Задача сводится к
детальному расчету, как силы, заложенные во многих
атомах, взаимодействуют часто весьма замысловатым
и непонятным образом. Другое дело,, если мы знаем ос-
новные законы их соединения, — тогда мы располага-
ем секретом их поведения.
Тот факт, что некоторые проблемы ядерной физики
и физики элементарных частиц все еще не разрешен^,
не так уж важен для естественной науки в целом. Ядер-
ная физика довольно четко отделена от других отрас-
лей физики. Строение атома определяется почти исклю-
чительно зарядом ядра и до некоторой Ьепени его мас-
сой. Внутреннее строение ядра, которое, ложалуй, ещ,е
не до конца ясно, имеет отношение лишь к HeKOfppbiW
экстраординарным явлениям, таким, : как распад а
активных элементов и взрыв атомной
смотрений всех" более «'нормальных* явлейгй ' можйо
25
ограничиться изучением свойств атомной оболочки. Вот
тут-то квантовая механика незаменима!
Мы видели, что атомное ядро обычно окружено
электронами, число которых равно заряду ядра. Это
число электронов необходимо для нейтрализации заря-
да ядра. Если же так или иначе атом теряет один
электрон, оставшихся электронов недостаточно для пол-
ной нейтрализации положительного заряда ядра. Дей-
ствие этого положительного заряда распространяется
за пределы самого атома, и как только какой-либо
электрон оказывается поблизости от такого атома, он
притягивается к нему, восполняя утерянный электрон.
Но и в этом случае, когда ядро окружено нужным
числом электронов, определенные силы, исходящие из
атома, оказывают воздействие на свое окружение. Их
интенсивность определяется эффективностью, с которой
электроны экранируют поле ядра, и симметричностью
их расположения вокруг ядра. В атоме электроны име-
ют тенденцию образовывать «оболочки». Каждая обо-
лочка содержит определенное число электронов, и если
она занята полностью, действие сил, простирающееся
за пределы электронной оболочки, очень мало. Ближай-
шая к ядру оболочка, так называемая /(-оболочка, со-
стоит из двух электронов, вращающихся в непосредст-
венной близости от ядра. Если в атоме более двух
электронов, дополнительные электроны должны вра-
щаться на большем удалении от ядра/ L-оболочка рас-
считана на восемь электронов, но если число электро-
нов в атоме больше десяти, остальные должны вра-
щаться по орбитам, еще более удаленным от ядра и об-
разующим М-оболочку.