Как ученые узнали, сколько электронов и нуклонов в химических элементах, если никто никогда не видел атомы?

Но ведь атомы никто никогда не видел, на них могли воздействовать, но прямого наблюдения никогда не было. Откуда тогда мы можем достоверно знать об их составе и нет ли там ещё каких-то дополнительных компонентов?

Чтобы разобраться в этом вопросе, необходимо начать с того, что с древнейших времён во всём, что касается химических реакций люди пользовались не точными величинами, а соотношениями и пропорциями. Ещё во времена Древней Греции при проведении определённых экспериментов и химических реакций объёмы и массы продуктов, которые использовались и получались были кратными целым числам.

Значительно позже, измеряя заряд электрона, учёные получали значения заряда: 4.8, 6.4, 8.0, 1.6, и видели, что они были кратны одному числу, которое было наименьшим среди них, а именно 1.6*10^-19. Первым важным открытием в понимании структуры атома было то, что атомы имеют массу, позже было установлено, что масса атома водорода наименьшая среди них и её приняли за условную единицу.

Другие исследования показали, что в каждом атоме количество протонов равняется количеству электронов, а также, что масса атома водорода в 1836 раз больше массы электрона и отсюда напрашивался вывод, что электроны составляют мизерную долю всей массы атома. На основании данного факта появлялись разные модели атомов, которые постоянно менялись и совершенствовались.

Позже, после того как учёные смогли понять зависимость между порядковым номером в периодической таблице и зарядом элемента, стали заметны нестыковки между зарядом и массой атомов, которую сейчас называют нуклонным числом, и которая оказалась в среднем вдвое больше, чем должна была быть. Тогда и появилась теория о частице, которая не имеет заряда, но имеет массу близкую или такую же, как у протона. Она получила название нейтрон.

В 1932 году Джеймс Чедвик обнаружил нейтрон, третий недостающий элемент атома, который по массе был максимально близок к протону как и предсказывалось ранее. Количество нейтронов в ядрах исследуемых атомов в основном было равным числу протонов или отличалось на единицу, тоже как и предсказывалось. Так как протонов в атоме столько же сколько и электронов и они вместе с нейтронами составляют практически всю массу атома, то мы можем из массового числа исключить количество протонов и узнать сколько у нас в ядре нейтронов.