Savollar "Materiya nimadan iborat?", "Materiyaning tabiati nima?" hamisha insoniyatni egallab kelgan. Qadim zamonlardan beri faylasuflar va olimlar bu savollarga javob izlab, ham real, ham mutlaqo hayratlanarli va fantastik nazariya va farazlarni yaratdilar. Biroq, tom ma'noda bir asr oldin, insoniyat materiyaning atom tuzilishini kashf qilish orqali bu sirni ochishga imkon qadar yaqinlashdi. Ammo atom yadrosining tarkibi qanday? Hammasi nimadan yasalgan?
Nazariyadan haqiqatga
20-asr boshlariga kelib atom tuzilishi shunchaki faraz boʻlishni toʻxtatdi, balki mutlaq haqiqatga aylandi. Ma'lum bo'lishicha, atom yadrosining tarkibi juda murakkab tushunchadir. U elektr zaryadlarini o'z ichiga oladi. Ammo savol tug'ildi: atom va atom yadrosining tarkibi bu zaryadlarning turli miqdorini o'z ichiga oladimi yoki yo'qmi?
Sayyor modeli
Dastlab atom bizning Quyosh tizimimizga juda oʻxshab qurilgan deb hisoblangan. BiroqTez orada bu fikr mutlaqo to'g'ri emasligi ma'lum bo'ldi. Rasmning astronomik masshtabini millimetrning milliondan bir qismini egallagan maydonga sof mexanik tarzda o'tkazish muammosi hodisalarning xossalari va sifatlarining sezilarli va keskin o'zgarishiga olib keldi. Asosiy farq atomni qurishda qat'iyroq qonunlar va qoidalar edi.
Sayyoraviy modelning kamchiliklari
Birinchidan, bir xil turdagi va element atomlari parametrlari va xossalari jihatidan aynan bir xil boʻlishi kerakligi sababli, bu atomlarning elektronlari orbitalari ham bir xil boʻlishi kerak. Biroq astronomik jismlarning harakat qonunlari bu savollarga javob bera olmadi. Ikkinchi qarama-qarshilik shundaki, elektronning orbita bo'ylab harakati, agar unga yaxshi o'rganilgan fizik qonunlar qo'llanilsa, albatta energiyaning doimiy chiqishi bilan birga bo'lishi kerak. Natijada, bu jarayon elektronning kamayib ketishiga olib keladi, u oxir-oqibat o'lib qoladi va hatto yadroga tushadi.
Ona toʻlqin tuzilishiva
1924-yilda yosh aristokrat Lui de Broyl atomning tuzilishi, atom yadrolarining tarkibi kabi masalalar boʻyicha ilmiy jamoatchilik gʻoyalarini oʻzgartiruvchi gʻoyani ilgari surdi. Elektron shunchaki yadro atrofida aylanadigan harakatlanuvchi to'p emas, degan fikr bor edi. Bu kosmosda to'lqinlarning tarqalishiga o'xshash qonunlarga muvofiq harakatlanadigan loyqa modda. Tez orada bu fikr har qanday jismning harakatiga tarqaldiUmuman olganda, biz bu harakatning faqat bir tomonini sezamiz, lekin ikkinchisi aslida namoyon bo'lmaydi. Biz to'lqinlarning tarqalishini ko'ra olamiz va zarrachaning harakatini sezmaymiz yoki aksincha. Darhaqiqat, harakatning bu ikkala tomoni doimo mavjud bo'lib, elektronning orbitadagi aylanishi nafaqat zaryadning o'zi, balki to'lqinlarning tarqalishidir. Bu yondashuv ilgari qabul qilingan sayyoraviy modeldan tubdan farq qiladi.
Boshlang'ich poydevor
Atomning yadrosi markazdir. Uning atrofida elektronlar aylanadi. Qolgan hamma narsa yadroning xususiyatlari bilan belgilanadi. Atom yadrosining tarkibi kabi tushuncha haqida eng muhim nuqtadan - zaryaddan gapirish kerak. Atomda manfiy zaryadga ega bo'lgan ma'lum miqdordagi elektronlar mavjud. Yadroning o'zi musbat zaryadga ega. Bundan ma'lum xulosalar chiqarishimiz mumkin:
- Yadro musbat zaryadlangan zarradir.
- Yadro atrofida zaryadlar hosil qilgan pulsatsiyalanuvchi atmosfera mavjud.
- Atomdagi elektronlar sonini yadro va uning xarakteristikalari belgilaydi.
Yadro xususiyatlari
Mis, shisha, temir, yog'och bir xil elektronlarga ega. Atom bir nechta elektronni yoki hatto hammasini yo'qotishi mumkin. Agar yadro musbat zaryadli bo'lib qolsa, u boshqa jismlardan kerakli miqdordagi manfiy zaryadlangan zarralarni o'ziga jalb qila oladi, bu esa uning yashashiga imkon beradi. Agar atom ma'lum miqdordagi elektronni yo'qotsa, yadroning musbat zaryadi manfiy zaryadlarning qolgan qismidan kattaroq bo'ladi. DABunday holda, butun atom ortiqcha zaryad oladi va uni musbat ion deb atash mumkin. Ba'zi hollarda atom ko'proq elektronlarni jalb qilishi mumkin va keyin u manfiy zaryadlanadi. Shuning uchun uni manfiy ion deb atash mumkin.
Atomning vazni qancha?
Atomning massasi asosan yadro tomonidan aniqlanadi. Atom va atom yadrosini tashkil etuvchi elektronlar umumiy massaning mingdan biridan kamroq og'irlik qiladi. Massa moddaning energiya zaxirasining o'lchovi hisoblanganligi sababli, bu fakt atom yadrosining tarkibi kabi savolni o'rganishda juda muhim hisoblanadi.
Radioaktivlik
Eng qiyin savollar rentgen nurlari kashf etilgandan keyin paydo boʻldi. Radioaktiv elementlar alfa, beta va gamma to'lqinlarini chiqaradi. Ammo bunday nurlanish manbaga ega bo'lishi kerak. Rezerford 1902 yilda bunday manba atomning o'zi, aniqrog'i, yadro ekanligini ko'rsatdi. Boshqa tomondan, radioaktivlik nafaqat nurlar chiqarish, balki bir elementning butunlay yangi kimyoviy va fizik xususiyatlarga ega bo'lgan boshqa elementga aylanishidir. Ya'ni, radioaktivlik yadrodagi o'zgarishdir.
Yadro tuzilishi haqida nimalarni bilamiz?
Deyarli yuz yil muqaddam fizik Prout davriy sistemadagi elementlar tasodifiy shakllar emas, balki vodorod atomlarining birikmasi degan fikrni ilgari surgan edi. Shuning uchun yadrolarning zaryadlari ham, massalari ham vodorodning butun va ko'p zaryadlari bilan ifodalanishini kutish mumkin edi. Biroq, bu mutlaqo to'g'ri emas. Atomning xossalarini o'rganish orqaliYadrolarni elektromagnit maydonlar yordamida aniqlagan fizik Aston atom og'irliklari butun va ko'paytmali bo'lmagan elementlar, aslida, bitta modda emas, balki turli atomlarning birikmasi ekanligini aniqladi. Atom og'irligi butun son bo'lmagan barcha holatlarda biz turli izotoplar aralashmasini kuzatamiz. Bu nima? Agar atom yadrosining tarkibi haqida gapiradigan bo'lsak, izotoplar bir xil zaryadga ega, ammo har xil massaga ega atomlardir.
Eynshteyn va atom yadrosi
Nisbiylik nazariyasining aytishicha, massa materiya miqdorini aniqlaydigan o'lchov emas, balki materiyaning energiya o'lchovidir. Shunga ko'ra, materiyani massa bilan emas, balki ushbu moddani tashkil etuvchi zaryad va zaryadning energiyasi bilan o'lchash mumkin. Xuddi shu zaryad boshqasiga yaqinlashganda, energiya ortadi, aks holda u kamayadi. Bu, albatta, materiyaning o'zgarishini anglatmaydi. Shunga ko'ra, bu pozitsiyadan atomning yadrosi energiya manbai emas, balki u chiqarilgandan keyin qoldiqdir. Demak, qandaydir qarama-qarshilik bor.
Neytronlar
Kyurilar berilliyning alfa zarralari bilan bombardimon qilinganda, atom yadrosi bilan to'qnashganda, uni katta kuch bilan qaytaradigan tushunarsiz nurlarni topdilar. Biroq, ular katta qalinlikdagi materiyadan o'tishga qodir. Bu qarama-qarshilik berilgan zarrachaning neytral elektr zaryadiga ega bo'lishi bilan hal qilindi. Shunga ko'ra, u neytron deb ataldi. Keyingi tadqiqotlar natijasida neytronning massasi protonnikiga deyarli teng ekanligi ma'lum bo'ldi. Umuman olganda, neytron va proton juda o'xshashdir. Hisob bilanUshbu kashfiyotdan atom yadrosining tarkibi proton va neytronlarni va teng miqdorda mavjudligini aniq aniqlash mumkin edi. Asta-sekin hammasi joyiga tushdi. Protonlar soni atom raqamidir. Atom og'irligi neytron va proton massalarining yig'indisidir. Izotopni neytronlar va protonlar soni bir-biriga teng bo'lmagan element deb ham atash mumkin. Yuqorida muhokama qilinganidek, bunday holatda element deyarli bir xil bo'lib qolsa-da, uning xususiyatlari sezilarli darajada o'zgarishi mumkin.
