Întrebări „În ce constă materia?”, „Care este natura materiei?” a ocupat mereu omenirea. Din cele mai vechi timpuri, filozofii și oamenii de știință au căutat răspunsuri la aceste întrebări, creând atât teorii și ipoteze realiste, cât și complet uimitoare și fantastice. Cu toate acestea, literalmente în urmă cu un secol, omenirea a ajuns cât mai aproape posibil de a dezvălui acest mister prin descoperirea structurii atomice a materiei. Dar care este compoziția nucleului unui atom? Din ce este făcut totul?
De la teorie la realitate
Până la începutul secolului al XX-lea, structura atomică încetase să mai fie doar o ipoteză, dar devenise un fapt absolut. S-a dovedit că compoziția nucleului unui atom este un concept foarte complex. Conține sarcini electrice. Dar a apărut întrebarea: compoziția atomului și a nucleului atomic includ sau nu cantități diferite din aceste sarcini?
Model planetar
Inițial, se credea că atomul a fost construit la fel ca sistemul nostru solar. in orice cazS-a dovedit rapid că acest punct de vedere nu era în întregime corect. Problema unui transfer pur mecanic al scării astronomice a imaginii într-o zonă care ocupă milionimi de milimetru a dus la o schimbare semnificativă și dramatică a proprietăților și calităților fenomenelor. Principala diferență au fost legile și regulile mult mai stricte după care este construit atomul.
Dezavantajele modelului planetar
În primul rând, deoarece atomii de același fel și element trebuie să fie exact aceiași în ceea ce privește parametrii și proprietățile, orbitele electronilor acestor atomi trebuie să fie, de asemenea, aceleași. Cu toate acestea, legile mișcării corpurilor astronomice nu au putut oferi răspunsuri la aceste întrebări. A doua contradicție constă în faptul că mișcarea unui electron de-a lungul orbitei, dacă i se aplică legi fizice bine studiate, trebuie în mod necesar să fie însoțită de o eliberare permanentă de energie. Ca urmare, acest proces ar duce la epuizarea electronului, care în cele din urmă s-ar stinge și chiar s-ar cădea în nucleu.
Structura valului mamă și
În 1924, tânărul aristocrat Louis de Broglie a prezentat o idee care a transformat ideile comunității științifice despre probleme precum structura atomului, compoziția nucleelor atomice. Ideea a fost că un electron nu este doar o minge în mișcare care se învârte în jurul nucleului. Aceasta este o substanță neclară care se mișcă conform legilor care seamănă cu propagarea undelor în spațiu. Destul de repede, această idee a fost extinsă la mișcarea oricărui corp în interiorîn general, explicând că observăm doar o latură a acestei mișcări, dar a doua nu se manifestă de fapt. Putem vedea propagarea undelor și nu observăm mișcarea particulei sau invers. De fapt, ambele laturi ale mișcării există întotdeauna, iar rotația unui electron pe orbită nu este doar mișcarea sarcinii în sine, ci și propagarea undelor. Această abordare este fundamental diferită de modelul planetar acceptat anterior.
Fond de ten elementar
Nucleul unui atom este centrul. Electronii se învârt în jurul lui. Orice altceva este determinat de proprietățile miezului. Este necesar să vorbim despre un astfel de concept precum compoziția nucleului unui atom din punctul cel mai important - de la sarcină. Un atom conține un anumit număr de electroni care poartă o sarcină negativă. Nucleul în sine are o sarcină pozitivă. Din aceasta putem trage anumite concluzii:
- Un nucleu este o particulă încărcată pozitiv.
- În jurul miezului este o atmosferă pulsatorie creată de încărcări.
- Nucleul și caracteristicile sale determină numărul de electroni dintr-un atom.
Proprietăți kernel
Cupru, sticla, fier, lemn au aceiași electroni. Un atom poate pierde câțiva electroni sau chiar toți. Dacă nucleul rămâne încărcat pozitiv, atunci este capabil să atragă cantitatea potrivită de particule încărcate negativ din alte corpuri, ceea ce îi va permite să supraviețuiască. Dacă un atom pierde un anumit număr de electroni, atunci sarcina pozitivă a nucleului va fi mai mare decât restul sarcinilor negative. LAÎn acest caz, întregul atom va dobândi o sarcină în exces și poate fi numit ion pozitiv. În unele cazuri, un atom poate atrage mai mulți electroni și apoi va deveni încărcat negativ. Prin urmare, poate fi numit un ion negativ.
Cât cântărește un atom?
Masa unui atom este determinată în principal de nucleu. Electronii care formează atomul și nucleul atomic cântăresc mai puțin de o miime din masa totală. Deoarece masa este considerată o măsură a rezervei de energie pe care o are o substanță, acest fapt este considerat incredibil de important atunci când se studiază o astfel de întrebare precum compoziția nucleului atomic.
Radioactivitate
Cele mai dificile întrebări au apărut după descoperirea razelor X. Elementele radioactive emit unde alfa, beta și gamma. Dar o astfel de radiație trebuie să aibă o sursă. Rutherford în 1902 a arătat că o astfel de sursă este atomul însuși, sau mai degrabă, nucleul. Pe de altă parte, radioactivitatea nu este doar emisia de raze, ci și conversia unui element în altul, cu proprietăți chimice și fizice complet noi. Adică, radioactivitatea este o schimbare a nucleului.
Ce știm despre structura nucleară?
Aproape o sută de ani în urmă, fizicianul Prout a prezentat ideea că elementele din tabelul periodic nu sunt forme aleatorii, ci sunt combinații de atomi de hidrogen. Prin urmare, ne-am putea aștepta ca atât sarcinile, cât și masele nucleelor să fie exprimate în termeni de sarcini întregi și multiple ale hidrogenului însuși. Cu toate acestea, acest lucru nu este chiar adevărat. Prin studierea proprietăților atomicenuclee cu ajutorul câmpurilor electromagnetice, fizicianul Aston a stabilit că elementele ale căror greutăți atomice nu erau numere întregi și multiple, de fapt, sunt o combinație de atomi diferiți, și nu o singură substanță. În toate cazurile în care greutatea atomică nu este un număr întreg, observăm un amestec de izotopi diferiți. Ce este? Dacă vorbim despre compoziția nucleului unui atom, izotopii sunt atomi cu aceeași sarcină, dar cu mase diferite.
Einstein și nucleul atomului
Teoria relativității spune că masa nu este o măsură prin care se determină cantitatea de materie, ci o măsură a energiei pe care o posedă materia. În consecință, materia poate fi măsurată nu prin masă, ci prin sarcina care alcătuiește această materie și prin energia sarcinii. Când aceeași sarcină se apropie de alta, energia va crește, altfel va scădea. Aceasta, desigur, nu înseamnă o schimbare în materie. În consecință, din această poziție, nucleul unui atom nu este o sursă de energie, ci mai degrabă un reziduu după eliberarea lui. Deci există o oarecare contradicție.
Neutroni
Curies, când au fost bombardați cu particule alfa de beriliu, au descoperit niște raze de neînțeles care, ciocnind cu nucleul unui atom, îl resping cu mare forță. Cu toate acestea, ele sunt capabile să treacă printr-o grosime mare de materie. Această contradicție a fost rezolvată prin faptul că particula dată s-a dovedit a avea o sarcină electrică neutră. În consecință, a fost numit neutron. Datorită cercetărilor ulterioare, s-a dovedit că masa neutronului este aproape aceeași cu cea a protonului. În general, neutronul și protonul sunt incredibil de similare. Având în vedereDin această descoperire a fost cu siguranță posibil să se stabilească că compoziția nucleului unui atom include atât protoni, cât și neutroni, și în cantități egale. Totul a căzut treptat la locul lor. Numărul de protoni este numărul atomic. Greutatea atomică este suma maselor de neutroni și protoni. Un izotop poate fi numit și un element în care numărul de neutroni și protoni nu va fi egal unul cu celăl alt. După cum sa discutat mai sus, într-un astfel de caz, deși elementul rămâne în esență același, proprietățile sale se pot schimba substanțial.
