Materiya tarkibini oʻrganib, olimlar barcha moddalar molekula va atomlardan iborat degan xulosaga kelishdi. Uzoq vaqt davomida atom (yunon tilidan "bo'linmas" deb tarjima qilingan) materiyaning eng kichik tarkibiy birligi hisoblangan. Ammo keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, atom murakkab tuzilishga ega va o'z navbatida kichikroq zarralarni o'z ichiga oladi.
Atom nimadan iborat?
1911-yilda olim Rezerford atomda musbat zaryadga ega boʻlgan markaziy qism bor, degan fikrni ilgari surdi. Atom yadrosi tushunchasi birinchi marta shunday paydo bo'lgan.
Rezerfordning sayyoraviy model deb ataladigan sxemasiga koʻra, atom yadro va manfiy zaryadli elementar zarrachalardan iborat - elektronlar yadro atrofida xuddi sayyoralar Quyosh atrofida aylanayotgani kabi harakatlanadi.
1932-yilda boshqa olim Chadvik elektr zaryadiga ega boʻlmagan neytron zarrachasini kashf qildi.
Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, atom yadrosining tuzilishi Rezerford tomonidan taklif qilingan sayyora modeliga mos keladi. Yadro tashiladiatom massasining katta qismi. Shuningdek, u ijobiy zaryadga ega. Atom yadrosida protonlar - musbat zaryadlangan zarralar va neytronlar - zaryad olmaydigan zarralar mavjud. Proton va neytronlarga nuklonlar deyiladi. Manfiy zaryadlangan zarralar - elektronlar - yadro atrofida aylanishadi.
Yadrodagi protonlar soni orbitada harakatlanayotgan elektronlar soniga teng. Shuning uchun atomning o'zi zaryad olmaydigan zarradir. Agar atom boshqa odamlarning elektronlarini ushlasa yoki o'zinikini yo'qotsa, u musbat yoki manfiy bo'lib, ion deb ataladi.
Elektronlar, protonlar va neytronlar birgalikda subatomik zarralar deb ataladi.
Atom yadrosining zaryadi
Yadroning zaryad raqami Z. U atom yadrosini tashkil etuvchi protonlar soni bilan belgilanadi. Bu miqdorni aniqlash juda oddiy: Mendeleyevning davriy tizimiga murojaat qilish kifoya. Atom tegishli bo'lgan elementning atom raqami yadrodagi protonlar soniga teng. Shunday qilib, agar kislorod kimyoviy elementi 8 seriya raqamiga to'g'ri kelsa, u holda protonlar soni ham sakkizga teng bo'ladi. Atomdagi proton va elektronlar soni bir xil bo'lganligi sababli, sakkizta elektron ham bo'ladi.
Neytronlar soni izotopik son deb ataladi va N harfi bilan belgilanadi. Ularning soni bir xil kimyoviy element atomida farq qilishi mumkin.
Yadrodagi proton va elektronlar yigʻindisi atomning massa soni deb ataladi va A harfi bilan belgilanadi. Shunday qilib, massa sonini hisoblash formulasi quyidagicha koʻrinadi: A=Z+N.
Izotoplar
Elementlarda proton va elektronlar soni teng, lekin neytronlar soni boshqacha bo'lsa, ular kimyoviy elementning izotoplari deyiladi. Bir yoki bir nechta izotoplar bo'lishi mumkin. Ular davriy tizimning bir katagiga joylashtirilgan.
Izotoplar kimyo va fizikada katta ahamiyatga ega. Masalan, vodorodning izotopi - deyteriy kislorod bilan birgalikda butunlay yangi moddani beradi, u og'ir suv deb ataladi. Uning qaynash va muzlash harorati odatdagidan farq qiladi. Deyteriyning vodorodning boshqa izotopi - tritiy bilan birikmasi termoyadroviy sintez reaktsiyasiga olib keladi va undan katta miqdorda energiya ishlab chiqarish uchun foydalanish mumkin.
Yadro va subatomik zarralar massasi
Atomlar va subatomik zarrachalarning oʻlchamlari va massalari inson tushunchalarida ahamiyatsiz. Yadro hajmi taxminan 10-12sm. Atom yadrosining massasi fizikada atom massa birliklari deb ataladigan amu bilan o'lchanadi.
Bir amu uchun uglerod atomi massasining o'n ikkidan birini oling. Odatiy o'lchov birliklari (kilogramm va gramm) yordamida massani quyidagicha ifodalash mumkin: 1 a.m.u.=1, 660540 10-24g. Shu tarzda ifodalanganda, u mutlaq atom massasi deb ataladi.
Atom yadrosi atomning eng massiv komponenti boʻlishiga qaramay, uning oʻlchamlari uni oʻrab turgan elektron bulutga nisbatan juda kichik.
Yadro kuchlari
Atom yadrolari nihoyatda barqaror. Demak, proton va neytronlar yadroda ma'lum bir kuchlar tomonidan ushlab turiladi. U emaselektromagnit kuchlar bo'lishi mumkin, chunki protonlar o'xshash zaryadlangan zarralardir va bir xil zaryadga ega zarralar bir-birini itarishi ma'lum. Gravitatsion kuchlar nuklonlarni birga ushlab turish uchun juda zaifdir. Shuning uchun zarralar yadroda boshqa o'zaro ta'sir - yadro kuchlari tomonidan ushlab turiladi.
Yadroviy oʻzaro taʼsir tabiatda mavjud boʻlganlarning eng kuchlisi hisoblanadi. Shuning uchun atom yadrosi elementlari orasidagi o'zaro ta'sirning bunday turi kuchli deb ataladi. U ko'plab elementar zarralarda, shuningdek, elektromagnit kuchlarda mavjud.
Yadro kuchlarining xususiyatlari
- Qisqa amal. Yadro kuchlari, elektromagnit kuchlardan farqli o'laroq, yadro o'lchamiga o'xshash juda kichik masofalarda namoyon bo'ladi.
- Toʻlov mustaqilligi. Bu xususiyat yadro kuchlarining proton va neytronlarga teng ta'sir qilishida namoyon bo'ladi.
- Toʻyinganlik. Yadro nuklonlari faqat ma'lum miqdordagi boshqa nuklonlar bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Asosiy bogʻlovchi energiya
Yana bir narsa kuchli o'zaro ta'sir tushunchasi bilan chambarchas bog'liq - yadrolarning bog'lanish energiyasi. Yadro bog'lanish energiyasi - atom yadrosini uning tarkibiy nuklonlariga bo'lish uchun zarur bo'lgan energiya miqdori. Bu alohida zarrachalardan yadro hosil qilish uchun zarur bo'lgan energiyaga teng.
Yadroning bogʻlanish energiyasini hisoblash uchun subatomik zarrachalarning massasini bilish kerak. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, yadroning massasi har doim uni tashkil etuvchi nuklonlarning yig'indisidan kichikdir. Ommaviy nuqson o'rtasidagi farqdiryadro massasi va uning proton va elektronlari yig'indisi. Massa va energiya o'rtasidagi bog'liqlik haqidagi Eynshteyn formulasidan (E=mc2) foydalanib, siz yadro hosil bo'lishida hosil bo'lgan energiyani hisoblashingiz mumkin.
Yadroning bogʻlanish energiyasining kuchini quyidagi misol orqali baholash mumkin: bir necha gramm geliy hosil boʻlishi bir necha tonna koʻmirni yoqishdagidek energiya hosil qiladi.
Yadro reaktsiyalari
Atomlar yadrolari boshqa atomlarning yadrolari bilan oʻzaro taʼsir qilishi mumkin. Bunday o'zaro ta'sirlar yadro reaktsiyalari deb ataladi. Ikki xil reaksiya mavjud.
- Boʻlinish reaksiyalari. Ular oʻzaro taʼsir natijasida ogʻirroq yadrolar yengilroq yadrolarga ajralganda yuzaga keladi.
- Sintez reaksiyalari. Jarayon boʻlinishning teskarisi: yadrolar toʻqnashib, ogʻirroq elementlarni hosil qiladi.
Barcha yadroviy reaktsiyalar energiyaning ajralib chiqishi bilan birga keladi, keyinchalik u sanoatda, harbiy sohada, energetikada va hokazolarda ishlatiladi.
Atom yadrosining tarkibi bilan tanishib, quyidagi xulosalar chiqarishimiz mumkin.
- Atom proton va neytronlardan va uning atrofida elektronlardan iborat yadrodan iborat.
- Atomning massa soni uning yadrosi nuklonlari yig'indisiga teng.
- Nuklonlar kuchli kuch tomonidan birlashtiriladi.
- Atom yadrosini barqaror ushlab turuvchi ulkan kuchlar yadroviy bogʻlanish energiyasi deb ataladi.
