Uzoq vaqt davomida materiyaning ko'pgina xususiyatlari tadqiqotchilar uchun sir bo'lib qoldi. Nima uchun ba'zi moddalar elektr tokini yaxshi o'tkazadi, boshqalari esa yo'q? Nima uchun temir atmosfera ta'sirida asta-sekin parchalanadi, asil metallar esa ming yillar davomida mukammal saqlanib qoladi? Bu savollarning ko'pchiligiga odam atomning tuzilishi: uning tuzilishi, har bir elektron qatlamidagi elektronlar soni haqida ma'lumotga ega bo'lganidan keyin javob berildi. Qolaversa, atom yadrolari tuzilishining eng asoslarini ham o'zlashtirish dunyo uchun yangi davrni ochdi.
Materiyaning elementar gʻishtlari qaysi elementlardan qurilgan, ular bir-biri bilan qanday taʼsir qiladi, bundan nimani oʻrganishimiz mumkin?
Atomning tuzilishi zamonaviy fan nuqtai nazaridan
Hozirda koʻpchilik olimlar materiya tuzilishining sayyoraviy modeliga amal qilishga moyil. Ushbu modelga ko'ra, har bir atomning markazida atom bilan solishtirganda juda kichik (u butun atomdan o'n minglab marta kichik) yadro mavjud.atom). Ammo yadroning massasi haqida ham shunday deyish mumkin emas. Atomning deyarli barcha massasi yadroda to'plangan. Yadro musbat zaryadlangan.
Elektronlar yadro atrofida turli orbitalarda aylanadi, Quyosh tizimidagi sayyoralarda bo'lgani kabi aylana emas, balki uch o'lchovli (sharlar va hajm sakkizinchi). Atomdagi elektronlar soni son jihatdan yadro zaryadiga teng. Ammo elektronni qandaydir traektoriya bo‘ylab harakatlanuvchi zarracha deb hisoblash juda qiyin.
Uning orbitasi kichik va tezligi deyarli yorug'lik nurinikiga o'xshaydi, shuning uchun elektronni orbitasi bilan birga manfiy zaryadlangan sharning bir turi deb hisoblash to'g'riroq.
Yadro oila a'zolari
Barcha atomlar 3 ta tarkibiy elementdan iborat: protonlar, elektronlar va neytronlar.
Proton yadroning asosiy qurilish materialidir. Uning og'irligi atom birligiga (vodorod atomining massasi) yoki SI tizimida 1,67 ∙ 10-27 kg ga teng. Zarracha musbat zaryadlangan va uning zaryadi elementar elektr zaryadlar sistemasida birlik sifatida qabul qilingan.
Neytron protonning massa egizakidir, lekin hech qanday zaryadga ega emas.
Yuqoridagi ikkita zarracha nuklidlar deb ataladi.
Elektron zaryadli protonga qarama-qarshidir (elementar zaryad -1). Ammo og'irlik nuqtai nazaridan elektron bizni pastga tushirdi, uning massasi atigi 9, 12 ∙ 10-31 kg, bu proton yoki neytrondan deyarli 2 ming marta engilroq.
Qanday "ko'rindi"
Atomning tuzilishini qanday ko'rish mumkin, hatto eng zamonaviy texnik vositalar ham bunga imkon bermasa.va qisqa muddatda uning tarkibiy qismlarining tasvirlarini olishga imkon bermaydi. Olimlar yadrodagi proton, neytron va elektronlar sonini va ularning joylashuvini qayerdan bilishgan?
Atomlarning sayyora tuzilishi haqidagi taxmin yupqa metall plyonkani turli zarrachalar bilan bombardimon qilish natijalari asosida tuzilgan. Rasmda turli xil elementar zarralarning materiya bilan oʻzaro taʼsiri aniq koʻrsatilgan.
Tajribalarda metalldan oʻtgan elektronlar soni nolga teng edi. Bu oddiygina tushuntiriladi: manfiy zaryadlangan elektronlar metallning elektron qobiqlaridan qaytariladi, ular ham manfiy zaryadga ega.
Protonlar nuri (zaryad +) folga orqali o'tdi, ammo "yo'qotishlar" bilan. Ba'zilari yo'lda qolgan yadrolar tomonidan qaytarildi (bunday zarbalar ehtimoli juda kichik), ba'zilari yadrolardan biriga juda yaqin uchib, dastlabki traektoriyadan chetga chiqdi.
Neytronlar metallni yengish boʻyicha eng “samarali” boʻldi. Neytral zaryadlangan zarracha faqat moddaning yadrosi bilan to'g'ridan-to'g'ri to'qnashganda yo'qolgan, neytronlarning 99,99% metall qalinligidan muvaffaqiyatli o'tgan. Aytgancha, kirish va chiqishdagi neytronlar sonidan kelib chiqib, ayrim kimyoviy elementlarning yadrolari hajmini hisoblash mumkin edi.
Olingan ma'lumotlarga asoslanib, materiya tuzilishining hozirda hukmron bo'lgan nazariyasi yaratilgan bo'lib, u ko'pchilik masalalarni muvaffaqiyatli tushuntirib beradi.
Nima va qancha
Atomdagi elektronlar soni atom raqamiga bog'liq. Masalan, oddiy vodorod atomida mavjudfaqat bitta proton. Bitta elektron orbitada aylanib yuradi. Davriy jadvalning keyingi elementi geliy biroz murakkabroq. Uning yadrosi ikkita proton va ikkita neytrondan iborat va shuning uchun atom massasi 4 ga teng.
Serial raqamining o'sishi bilan atomning hajmi va massasi o'sadi. Davriy jadvaldagi kimyoviy elementning seriya raqami yadro zaryadiga (undagi protonlar soni) mos keladi. Atomdagi elektronlar soni protonlar soniga teng. Masalan, qo'rg'oshin atomi (atom raqami 82) yadrosida 82 proton mavjud. Yadro atrofidagi orbitada 82 ta elektron bor. Yadrodagi neytronlar sonini hisoblash uchun atom massasidan protonlar sonini ayirish kifoya:
207 – 82=125.
Nega har doim teng raqamlar bor
Koinotimizdagi har bir tizim barqarorlikka intiladi. Atomga nisbatan bu uning betarafligida ifodalanadi. Agar bir lahzaga biz koinotdagi istisnosiz barcha atomlar har xil belgilarga ega bo'lgan u yoki bu turli kattalikdagi zaryadga ega ekanligini tasavvur qilsak, dunyoda qanday tartibsizliklar sodir bo'lishini tasavvur qilish mumkin.
Ammo atomdagi proton va elektronlar soni teng boʻlgani uchun har bir “gʻisht”ning umumiy zaryadi nolga teng.
Atomdagi neytronlar soni mustaqil qiymatdir. Bundan tashqari, bir xil kimyoviy elementning atomlari nol zaryadga ega bo'lgan bu zarrachalarning har xil soniga ega bo'lishi mumkin. Misol:
- 1 proton + 1 elektron + 0 neytron=vodorod (atom massasi 1);
- 1 proton + 1 elektron + 1 neytron=deyteriy (atom massasi 2);
- 1 proton + 1 elektron + 2neytron=tritiy (atom massasi 3).
Bunda atomdagi elektronlar soni o’zgarmaydi, atom neytral bo’lib qoladi, uning massasi o’zgaradi. Kimyoviy elementlarning bunday o'zgarishi izotoplar deb ataladi.
Atom har doim neytraldir
Yo'q, atomdagi elektronlar soni har doim ham protonlar soniga teng bo'lavermaydi. Agar bir yoki ikkita elektronni bir muddat atomdan "olib tashlash" mumkin bo'lmasa, galvanizatsiya kabi narsa bo'lmaydi. Har qanday materiya kabi atom ham ta'sir qilishi mumkin.
Atomning tashqi qatlamidan etarlicha kuchli elektr maydoni ta'sirida bir yoki bir nechta elektron "uchib ketishi" mumkin. Bunday holda, moddaning zarrasi neytral bo'lishni to'xtatadi va ion deb ataladi. U gaz yoki suyuq muhitda harakatlana oladi, elektr zaryadini bir elektroddan ikkinchisiga o'tkazadi. Shu tarzda, elektr zaryadi batareyalarda saqlanadi va ba'zi metallarning eng nozik plyonkalari boshqalarning sirtiga qo'llaniladi (oltin qoplama, kumush qoplama, xrom qoplama, nikel qoplama va boshqalar).
Elektronlar soni metallarda - elektr tokining o'tkazgichlarida ham beqaror. Tashqi qatlamlarning elektronlari xuddi atomdan atomga o'tib, elektr energiyasini o'tkazgich orqali o'tkazadi.
