Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.08.1925, Blaðsíða 3

29
T í M A R I T V. F. í. 1925.
Um atomkenningu Bohrs,
Erindi flutt :í fundi V. F. í. 29. aprii 1925 af forstöðumanni Trausta Ólafssyni.
Veruleg þekking á samsetningu eða gerð þeirra
efna, sem við sjáum umhverfis okkur, á sjer ekki
ýkjalanga sögu. Vísindamenn meðal Forn-Grikkja
hugsuðu sjer, að alt í heiminum væri gert úr einu
og sama frumefni, í orðsins fylstu merkingu, en nán-
ari grein fyrir því, hvernig þessu efni væri háttað,
gerðu þeir ekki. Demokritos (ca. 500 f. Kr.) var sá
fyrsti, er hjelt því fram, að efnið væri samsett úr ótal
örsmáum ódei.lanlegum ögnum, og að allar breyting-
ar í heiminum stöfuðu af sameiningu eða aðskilnaði
þessara agna. þessi frumagnakenning varð þó um
langan aldur að lúta í lægra haldi fyrir annari, kenn-
ingunni um hin fjögur element: loft, jörð, eld og
vatn, sem þeir Platon og Aristoteles meðal annara
fylgdu. þessari kenningu fylgdi trúin á það, að
hægt væri að breyta einu efni í annað, sem best
þekkist frá sögu gullgerðarmannanna (alkemist-
anna).
Á 16. öldinni fer að koma ný stefna. Sá hjet Boyle
(1626—1691), sem lagði grundvöllinn undir frum-
efnakenninguna1), en Dalton (1766—1844) er faðir
núverandi atómkenningar. Af frumefnum þekkjast
nú 872), og vantar aðeins 5 til þess að skipuð sjeu
öll sæti í svokölluðu raðkerfi frumefnanna, sem verið
hefir til ómetanlegs gagns, við rannsóknir 'á því,
hvað væri frumefni og hvað ekki3).
Mestan hluta af öldinni sem leið, var sú skoðun
ríkjandi, að atómin, eins og líka nafnið bendir á,
væru það minsta, sem hugsanlegt væri, að efni gæti
skifst í. En rjett fyrir aldamótin seinustu færði Eng-
lendingurinn J. J. Thomson órækar sannanir fyriv
því, að til væru agnir sem voru aðeins ca. V2000 af
þunga ljettasta atómsins. þær geta klofnað úr atóm-
um við viss skilyrði og eru ávalt hlaðnar jafnmiklu
negatífu rafmagni. Samfara þessum negatífu ögnum
x) Samkvæmt henni eru talin vera tiltölulega fá efni
(frumefni), sem alt í heiminum sje gert úr. þessi efni
eru samsett úr smáögnum, sem nefndar eru sameindir
(Molekyl), en sameindirnar eru aftur samsettar úr ögnum
(venjulega fáuin, innan við 10), sem nefndar eru atóm.
2) ef svonefnd isotop efni eru talin sem eitt frumefni.
Auk þess eru ótalin ýms efni (með atómþunga, milli 206
og 238), sem klofna af sjálfu sér smátt og smátt og hreyt-
ast. að lokum algerlega í frumefnin helium og hlý. Af
efnum, sem ekki eru frumefni, þekkjast nú um 200 þús-
undir. Hvert þeirra er samsett úr tveimur eða fleiri frum-
efnum.
a) það er ekki búist við að fleiri frumefni finnist en
sæti geta átt i raðkerfinu.
finnast altaf aðrar hlaðnar pósitífu rafmagni, en þær
getahaftmismunandi mikið rafmagn í sjer og eru mis-
munandi að þyngd, eftir því úr hvaða efni þær eru
komnar, en þunginn reynist hjerumbil sá sami og
atómþungi viðkomandi frumefnis. þessar agnir
myndast í Geisslerspípu1), ef raímagnsstraumur er
sendur gegnum hana, en til þess þarf að hafa mik-
inn spennumun milli skauta pípunnar. Agnirnar geta
þá fengið talsverðan hraða, og það er hægt að mæla
hann ásamt þunga og rafmagnshleðslu agnanna,
með því að athuga, hve mikið þær breyta stefnu sinni,
er þær hreyfast í nægilega sterku rafmagns- og
segulsviði.
Hvernig þessum smáögnum var fyrir komið í ekki
stærri heild en atóminu vissu menn ekki lengi vel. Við
sögu atómrannsóknanna, eftir þessa uppgötvun Thom-
sons, koma ýmsir frægir vísindamenn, en fyrstan
má þó vafalaust nefna Englendinginn Rutherford,
sem er upphafsmaður kenningarinnar um atóm-
kjarnann (1911). Samkvæmt þeirri kenningu er
meginhluti efnisins í hverju atómi samansafnað í
kjarna í miðdepli atómsins. Kjarninn er hlaðinn
pósitífu rafmagni, og utan um hann sveima svo hin-
ar negaíífu agnir, er nefndar hafa verið rafeindir.
Bilið milli þeirra og kjarnans er tiltölulega stórt,
svo atómin eru frá því sjónarmiði losaralega bygð.
Vetnisatómið er einfaldast og jafnframt ljettast.
þar er aðeins ein rafeind og kjarni, sem ekki er tal-
ið líklegt, að klofinn verði sundur á neinn hátt.
Vetniskjarninn og rafeindin eru nú talin frumstein-
arnir í allri heimsbyggingunni, en þyngri atóm-
kjarnar skoðast samsettir úr vetniskjörnum og raf-
eindum. Ytri rafeindirnar eru flestar (92) í Uran-
atóminu, sem er þyngsta atóm, er ennþá hefir fund-
ist. Kjarni þess ætti að vera samsettur úr 238 vetnis-
kjömum og 146 rafeindum.
það reyndist nú þrautin þyngst, að ákveða legu
hinna ytri rafeinda og samræma þessa kenningu um
atómbygginguna við sumt, sem áður hafði verið bygt
á í eðlisfræðinni. Mönnum var það ljóst, að rafeind-
irnar hlutu að hreyfast utan um kjarnann eftir sama
lögmáli (Keplers lögmál) og reikistjörnurnar hlýða
á ferð sinni umhverfis sólina, með því að hliðstætt
lögmál gildir um aðdráttinn milli kjarna og raf-
eindar og aðdráttinn milli sólar og reikistjarna
’) Geisslei-spípa er glerpípa, nærri því lofttóni. í hvor-
um enda pípunnar stendur platinuþráður gegnum glerið.
þræðirnir eru kallaðir skaut pípunnar. Rafmagnsstraum
má leiða gegnum pípuna, milli skautanna.