БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (АТ)
Атмосферы планет
Атмосфе'ры плане'т, внешние газовые оболочки планет. Атмосферами обладают все большие планеты Солнечной системы, за исключением, может быть, Меркурия и Плутона. Атмосфера обнаружена также у спутника Сатурна — Титана; возможно, она существует также у спутников Юпитера: Ио, Европы и Ганимеда. См. Планеты, а также статьи об отдельных планетах.
Лит.: Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; Брандт Дж., Ходж П., Астрофизика солнечной системы, пер. с англ., М., 1967.
Атмофильные элементы
Атмофи'льные элеме'нты, типичные для атмосферы Земли химические элементы. По геохимической классификации элементов к А. э. относятся: водород, азот и инертные газы (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон). Кислород, слагающий 47% литосферы, принадлежит к литофильным элементам.
Атолл
Ато'лл (от мальдивск. атолу), коралловый остров, имеющий форму сплошного или разорванного кольца, окружающего лагуну небольшой глубины (до 100 м). Образован главным образом известковыми постройками колониальных кораллов. А. обычно невелики, но иногда достигают 50 км и более в диаметре. Встречаются в открытом море в тропических широтах; особенно часто в центральной части Тихого океана, иногда целыми архипелагами. Происхождение А., по гипотезе Ч. Дарвина, объясняется медленным погружением острова, первоначально окруженного барьерным рифом, который постепенно надстраивается кораллами.
Образование атолла (по Ч. Дарвину).
Атом
А'том (от греч. atomos — неделимый), частица вещества микроскопических размеров и очень малой массы (микрочастица), наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Каждому элементу соответствует определённый род А., обозначаемых символом элемента (например, А. водорода Н: А. железа Fe; А. ртути Hg; А. урана U).
А. могут существовать как в свободном состоянии, в газе, так и в связанном. Соединяясь химически с А. того же элемента или А. других элементов, они образуют более сложные микрочастицы — молекулы, всё огромное многообразие химических соединений обусловлено различными сочетаниями А. в молекулах. Связываясь друг с другом непосредственно .или в составе молекул, А. образуют жидкости и твёрдые тела.
Свойства макроскопических тел — газообразных, жидких и твёрдых — и свойства отдельных молекул зависят от свойств входящих в их состав А. Все свойства А., физические и химические, определяются его строением как системы, состоящей из ядра и электронов, и подчиняются характерным для микроскопических явлений квантовым законам. Ниже излагаются современные представления о строении и свойствах А. (историю развития учения об А. см. в ст. Атомная физика).
Общая характеристика строения атома. А. состоит из тяжёлого ядра, обладающего положительным электрическим зарядом, и окружающих его лёгких электронов с отрицательными электрическими зарядами, образующих электронные оболочки А. Размеры А. в целом определяются размерами его электронной оболочки и велики по сравнению с размерами ядра А.
Характерные порядки размеров:
Линейные размеры Площадь* Объем Атом 10—8 см 10—16 см2 10—24 см3 Ядро 10—12 см 10—24 см2 10—36 см3 Отношение 104 108 1012* Поперечное сечение.
Электронные оболочки А. не имеют строго определённой границы; значения размеров А. в большей или меньшей степени зависят от способов их определения и весьма разнообразны (см. Атомные радиусы).
Заряд ядра — основная характеристика А., обусловливающая его принадлежность определённому элементу. Заряд ядра всегда является целым кратным элементарного положительного электрич. заряда е, равного по абсолютному значению заряду электрона —е. Заряд ядра равен +Ze, где Z — порядковый номер (атомный номер). Z = 1, 2, 3, 4,... для А. последовательных элементов в периодической системе элементов Менделеева, т. е. для атомов Н, Не, Li, Be, ...В нейтральном А. ядро с зарядом +Ze удерживает Z электронов с общим зарядом —Ze и полный заряд А. равен нулю; в положительном ионе —А., потерявшем k электронов (ионизованном А.), остаётся Z—k электронов (k = 1, 2, 3, ... — кратность ионизации) и его заряд равен +ke, в отрицательном ионе —А., присоединившем k электронов,— содержится Z + k электронов, и его заряд равен —ke. Для положительного иона максимальное значение k = Z (такой ион потерял все свои электроны и состоит из «голого» ядра); для отрицательного свободного иона k = 1, для связанных А. возможно образование отрицательных ионов с k > 1 (в растворах, комплексных соединениях и ионных кристаллах). Говоря об А. определённого элемента, подразумевают как нейтральные А., так и ионы этого элемента. Но иногда под А. понимают нейтральный А., в противоположность ионам. Положительные и отрицательные ионы при написании отличают от нейтрального А. индексом k+ и k—, например О обозначает нейтральный А. кислорода (Z = 8), О+, О2+(или O++), O3+,..., O8+ — его положительные ионы,О—, O2— (или О— — его отрицательные ионы. Совокупность нейтрального А. и ионов других элементов с тем же числом электронов образует изоэлектронный ряд. Простейший такой ряд начинается с А. водорода: H, He+, Li2+, Be3+, ...; члены этого ряда состоят из ядра и одного электрона.
Порядок значений зарядов ядер различных А. был определён английским физиком Э. Резерфордом в его первоначальных опытах по рассеянию альфа-частиц (1911). Значения Z были надёжно установлены английским физиком Г. Мозли (1913—14) на основе изучения рентгеновских спектров последовательных элементов в периодической системе. Кратность заряда ядра А. элементарному заряду е получила объяснение, исходя из представлений о строении ядра: Z равно числу протонов в ядре, протон имеет заряд +е, и полный заряд ядра равен сумме зарядов всех Z протонов, т. е. +Ze.
Масса атома возрастает с увеличением Z. Масса ядра А. приближённо пропорциональна массовому числу А — общему числу протонов и нейтронов в ядре. Масса электрона (0,91 10—27 г) значительно меньше (примерно в 1840 раз) массы протона или нейтрона (1,67 10—24 г), и поэтому масса А. в целом определяется в основном массой его ядра.
А. данного элемента могут отличаться массой ядра (число протонов Z постоянно, число нейтронов А—Z может меняться); такие разновидности А. одного и того же элемента называются изотопами. Различие массы ядра почти не сказывается на строении их электронных оболочек, зависящем от заряда ядра Z. Химические и большинство физических свойств (оптические, электрические, магнитные), определяемые строением электронных оболочек, одинаковы или очень близки для всех изотопов данною элемента. Наибольшие отличия в свойствах (изотонические эффекты) получаются для изотопов водорода (Z = 1) из-за большой разницы в массах обычного лёгкого А. водорода (А = 1), А. дейтерия (А = 2) и А. трития (А = 3).
Масса А. приближённо равна массовому числу А и изменяется от 1,67 10—24 г для самого лёгкого А. водорода (основного изотопа: Z = 1, A = 1) до примерно 4 10—22 г для самых тяжёлых А. трансурановых элементов (Z = 100, А = 250).
Наиболее точные значения масс А. могут быть определены методами масс-спектроскопии. Масса А. не равна в точности сумме массы ядра и масс электронов, а несколько меньше — на дефект массы DМ = W/c2', где W — энергия образования А. из ядра и электронов, а с — скорость света. Эта поправка — порядка массы одного электрона mе для тяжёлых А., а для лёгких А. пренебрежимо мала (порядка 10—4 массы электрона).
Энергия атома и её квантование. Благодаря малым размерам и большой массе ядра его можно приближённо считать точечным и покоящимся в центре масс А. (общий центр масс ядра и электронов находится вблизи ядра, а скорость движения ядра относительно центра масс А. мала по сравнению со скоростями движения электронов). Соответственно А. можно рассматривать как систему, в которой N электронов с зарядами —е движутся вокруг неподвижного притягивающего центра. Движение электронов в А. происходит в ограниченном объёме — оно является связанным. Полная внутренняя энергия А. Е равна сумме кинетических энергий всех электронов Т и потенциальной энергии U — энергии притяжения их ядром и отталкивания их друг от друга (электростатической энергии взаимодействия электрических зарядов ядра и электронов, согласно закону Кулона).
