[ Pobierz całość w formacie PDF ]

ich powstanie. Materia wywołuje np. siłę ciężkości, która z kolei działa na materię.
Materia i siła są dwoma wyraz
nie różniącymi się aspektami świata fizycznego. Ponieważ
siły mogą być siłami kształtującymi, ta dualistyczna koncepcja zbliża się do arystotelesowskiej
koncepcji materii i formy. Jednakże ostatnio, w toku rozwoju fizyki współczesnej różnica między
materią i siłą całkowicie znika, jako że każdemu polu sił właściwa jest określona energia, a tym
samym jest ono częścią materii. Każdemu polu sił odpowiada określony rodzaju cząstek
elementarnych. Cząstki i pola sił to nic innego, jak tylko dwie formy przejawiania się tej samej
rzeczywistości.
Gdy w naukach przyrodniczych zgłębia się problem materii, to musi się przede wszystkim
badać jej formy. Bezpośrednim przedmiotem badań powinna być nieskończona różnorodność i
zmienność tych form, przy czym należy dążyć do wykrycia pewnych praw przyrody, pewnych
scalających zasad, które mogłyby spełniać rolę drogowskazów w tej bezkresnej dziedzinie. Dlatego
w naukach ścisłych, a szczególnie w fizyce, od dawna interesowano się jak najżywiej analizą
struktury materii i sił warunkujących tę strukturę.
Od czasów Galileusza podstawową metodą nauk przyrodniczych jest metoda
doświadczalna. Umożliwiła ona przejście od potocznego doświadczenia do pewnego swoistego
rodzaju doświadczeń i wyróżnienie określonych, charakterystycznych zjawisk zachodzących w
przyrodzie, dzięki czemu prawa rządzące tymi zjawiskami można było badać bardziej bezpośrednio
niż na podstawie potocznego doświadczenia. Pragnąc badać budowę materii, musiano więc
przeprowadzać eksperymenty. Musiano poddawać materię wpływowi niezwykłych warunków,
celem zbadania przemian, jakim ona w tych warunkach ulega; czyniono to w nadziei, że uda się w
ten sposób poznać pewne podstawowe jej cechy, które zachowuje ona mimo obserwowanych
przemian.
We wczesnym okresie rozwoju nowożytnych nauk przyrodniczych było to jednym z
głównych zadań chemii. Badania tego typu, o którym mówiliśmy wyżej, doprowadziły dość szybko
do powstania pojęcia pierwiastka chemicznego. Pierwiastkiem nazywano substancję, która nie
mogła być już rozłożona w żaden sposób znany ówczesnym chemikom - nie rozkładała się podczas
wrzenia, ogrzewania, rozpuszczania, mieszania z innymi substancjami itd. Wprowadzenie tego
pojęcia było niezwykle doniosłym, choć dopiero pierwszym spośród kroków, które wiodą ku
zrozumieniu budowy materii. Niezmierną ilość rozmaitych substancji istniejących w przyrodzie
sprowadzono do stosunkowo niewielkiej liczby substancji prostszych, pierwiastków, dzięki czemu
zostały w pewien sposób uporządkowane dane dotyczące różnorakich zjawisk chemicznych.
Słowem  atom" oznaczano najmniejszą cząstkę materii - najmniejszą cząstkę pierwiastka
chemicznego, w związku z czym najmniejszą cząstkę związku chemicznego można było poglądowo
przedstawić jako grupę różnych atomów. Najmniejszą cząstką pierwiastka chemicznego, np. żelaza,
jest atom żelaza. Najmniejsza cząstka wody, tzw. cząsteczka wody, jak się okazało, składa się z
jednego atomu tlenu i dwu atomów wodoru.
Następnym i niemal równie ważnym osiągnięciem było odkrycie prawa zachowania masy w
procesach chemicznych. Gdy spala się np. pierwiastek węgiel, to powstaje dwutlenek węgla,
którego masa równa jest masie węgla i tlenu zmierzonej przed reakcją. Było to odkrycie, które
pojęciu materii nadało sens ilościowy: niezależnie od chemicznych własności materii, jej ilość
można określić mierząc jej masę.
W następnym okresie, przede wszystkim w wieku XIX, odkryto szereg nowych
pierwiastków chemicznych (obecnie liczba ich przekracza 100; odkrycie ich przekonuje nas, że
pojęcie pierwiastka chemicznego jeszcze nie doprowadziło nas do tego punktu, który biorąc za
punkt wyjścia, moglibyśmy zrozumieć, na czym polega jedność materii). Trudno było uwierzyć, że
istnieje wiele rodzajów materii, jakościowo różnych, nie związanych żadną więzią wewnętrzną.
Już na początku XIX stulecia można było wskazać pewien fakt świadczący o istnieniu
związku wzajemnego między różnymi pierwiastkami; stwierdzono mianowicie, że ciężary atomowe
wielu pierwiastków są w przybliżeniu równe całkowitej wielokrotności pewnej najmniejszej
jednostki, która mniej więcej odpowiada ciężarowi atomowemu wodoru. Podobieństwo własności
chemicznych pewnych pierwiastków również nasuwało wniosek, że istnieje ów związek wzajemny.
Jednakże dopiero dzięki odkryciu sił o wiele bardziej potężnych niż te, które działają podczas
reakcji chemicznych, można było rzeczywiście ustalić związek między różnymi pierwiastkami, a
tym samym rzeczywiście zbliżyć się do zrozumienia, na czym polega jedność materii.
Fizycy zaczęli badać te siły po odkryciu promieniotwórczości, którego dokonał Becquerel w
roku 1896. Curie, Rutherford i inni uczeni dowiedli, że podczas procesów promieniotwórczych
następuje przemiana pierwiastków. Cząstki a emitowane przez pierwiastki radioaktywne są
 odłamkami" atomów i mają energię w przybliżeniu milion razy większą od energii atomów i
cząsteczek biorących udział w reakcjach chemicznych. Dlatego cząstki u stały się nowym
narzędziem, które umożliwiło badanie budowy atomów. W wyniku doświadczeń nad rozpraszaniem
cząstek a Rutherford stworzył w r. 1911 planetarny model atomu. Najważniejszą cechą tego
znanego modelu był podział atomu na dwie różne części: jądro i otaczającą je powłokę
elektronową. Jądro znajduje się w centrum, ma znikomą objętość w porównaniu z objętością atomu
(promień jego jest ok. stu tysięcy razy mniejszy od promienia atomu). Jednocześnie jednak jest w
nim skupiona niemal cała masa atomu. Dodatni ładunek elektryczny ją-dra( który jest równy
całkowitej wielokrotności tzw. ładunku elementarnego, decyduje o ilości elektronów otaczających
jądro (atom jako całość musi być elektrycznie obojętny) oraz o kształcie ich orbit.
Ta różnica między jądrem a powłoką elektronową od razu wyjaśnia, dlaczego w chemii
atomy pierwiastków są ostatecznymi jednostkami materii i dlaczego do wywołania przemiany
jednego pierwiastka w inny niezbędna jest bardzo wielka energia. Wiązania chemiczne między
sąsiednimi atomami powstają wskutek wzajemnego oddziaływania ich powłok elektronowych, a [ Pobierz całość w formacie PDF ]