ВК-28. Подвижность свободных зарядов в веществе, которое мы называем проводником, зависит от многих характеристик этого вещества. Прежде всего, конечно, от того, насколько легко образуются в нём ионы или насколько внешние электроны связаны со своим атомным ядром, насколько легко они могут уйти из атома. Кроме того, важно и то, как ведёт себя само вещество, насколько оно способствует или препятствует перемещению зарядов, насколько поддерживает это движение или противодействует ему.
Р-8. МОЛЕКУЛЫ — ГЛАВНЫЙ ПУТЬ К МНОГООБРАЗИЮ. После знакомства с атомами с разным числом протонов в ядре (Р-7) сделаем следующий шаг на пути к многообразию веществ. Мы соберём из разных атомов ещё более сложные блоки вещества — молекулы. Даже в сравнительно небольших молекулах добавление одного атома или замена одного из них на другой может резко изменить свойства вещества, состоящего из таких молекул. Более того, даже молекулы, одинаковые по химическому составу, то есть имеющие одно и то же количество определённых атомов, могут создавать совершенно разные вещества, если эти атомы расположены и соединены по-разному.
В качестве примера возьмём хорошо знакомое всем вещество по имени пищевая сода. Её формула NaHCО3 напоминает, что в молекуле этого вещества по одному атому натрия, водорода и углерода и три атома кислорода. Но если заменить атом водорода H на ещё один атом натрия Na, то получится совершенно непригодная для пищи кальцинированная сода Na2CO3 важнейший компонент многих отраслей промышленного производства, в частности производства стекла. Особенно велики возможности изменить подобным образом свойства какого-нибудь лекарственного либо биологического вещества, молекулы которого нередко состоят из многих тысяч атомов.
Ещё каких-нибудь сто лет назад некоторые учёные, как и древнегреческие философы, считали эти блоки, из которых собраны молекулы, неделимыми и с чистой совестью называли их атомами. И только в начале прошлого века (он начался в 1900 году и завершился совсем недавно — в 2000 году) выяснилось, что атом, строго говоря, нельзя называть атомом, что атом не есть какой-то неделимый шарик, он представляет собой сложную машину и состоит из множества разнообразных деталей.
Одна из удобных и очень полезных моделей атома похожа на наше Солнце с планетами, её так и называют — «планетарная модель атома».
В центре планетарной модели — основная деталь атома, его ядро, массивный шар (Т-8), в котором сосредоточена почти вся атомная масса. Вокруг ядра вращаются маленькие и лёгкие шарики (Т-8) — электроны, они напоминают планеты, которые вращаются вокруг Солнца (Р-5). Такая картина очень наглядна, её легко себе представить, однако планетарная модель — это очень сильное упрощение, сильное искажение истины.
Скажем, электроны — это совсем не шарики-пылинки, а некоторые во многом ещё загадочные сгустки материи, которые ведут себя не только как частицы, но и как волны. Это значит, что в каких-то случаях электроны подобно частицам отскакивают, отражаются от препятствия, а в каких-то случаях огибают его, подобно волне, которая перекатывается через прибрежный камень. И двигаются электроны в атоме не по спокойным круговым орбитам, как Венера или Земля вокруг Солнца. Электроны как бы размазаны в пространстве, распределены по сферам вокруг ядра, образуют вокруг него так называемые электронные оболочки.
Разумеется, само ядро — тоже не бильярдный шар. Во-первых, оно собрано из нескольких типов частиц, которые, в свою очередь, тоже «склеены» из деталей. Во-вторых, ядро — это не застывшая конструкция, а скорее, бурлящий котёл, в котором непрерывно идут сложные превращения вещества и энергии, рождаются и умирают частицы.
И всё же планетарная модель, несмотря на все её недостатки, помогает просто и правильно объяснить многие важные процессы в атоме, многие особенности его конструкции. Именно поэтому своё путешествие в атомные миры мы начнём с того, что построим упрощённую действующую планетарную модель самого простого из известных атомов — атома водорода.
В предыдущей фразе нет ошибки — мы построим именно действующую модель атома.
ВК-29. Каждое вещество имеет свою точную характеристику «удельное сопротивление», которая говорит о том, насколько оно содействует упорядоченному движению электрических зарядов. В целом же все вещества делятся на три большие группы: «проводники», «изоляторы» и «полупроводники». Первые создают особо благоприятные условия для движения зарядов, в изоляторах такое движение практически невозможно. А полупроводники занимают промежуточное положение между первыми двумя группами.