Barcha moddalar elementlardan tashkil topgan. Lekin nima uchun atrofimizdagi hamma narsa juda boshqacha? Javob kichik zarralar bilan bog'liq. Ular protonlar deb ataladi. Manfiy zaryadga ega bo'lgan elektronlardan farqli o'laroq, bu elementar zarralar musbat zaryadga ega. Bu zarralar nima va ular qanday ishlaydi?
Hamma joyda protonlar
Qaysi elementar zarra musbat zaryadga ega? Tegish, ko'rish va his qilish mumkin bo'lgan hamma narsa qattiq, suyuqlik va gazlarni tashkil etuvchi eng kichik qurilish bloklari bo'lgan atomlardan iborat. Ular yaqinroq qarash uchun juda kichik, lekin ular kompyuteringiz, ichadigan suvingiz va hatto nafas olayotgan havo kabi narsalarni tashkil qiladi. Kislorod, azot va temir kabi atomlarning ko'p turlari mavjud. Bu turlarning har biri elementlar deb ataladi.
Ularning ba'zilari gazlar (kislorod). Nikel elementi kumush rangga ega. Boshqalar ham borbu mayda zarrachalarni bir-biridan ajratib turuvchi xususiyatlar. Bu elementlarni aslida nimadan farq qiladi? Javob oddiy: ularning atomlarida protonlar soni har xil. Bu elementar zarra musbat zaryadga ega va atom markazi ichida joylashgan.
Barcha atomlar noyobdir
Atomlar juda oʻxshash, lekin protonlar sonining har xilligi ularni oʻziga xos element turiga aylantiradi. Masalan, kislorod atomida 8 ta, vodorod atomida atigi 1 ta, oltin atomida esa 79 ta proton bor. Atom haqida uning protonlarini sanash orqaligina ko'p ma'lumot berish mumkin. Bu elementar zarralar yadroning o'zida joylashgan. Dastlab asosiy zarracha deb hisoblangan, ammo yaqinda olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, protonlar kvarklar deb ataladigan kichikroq tarkibiy qismlardan iborat.
Proton nima?
Qaysi elementar zarra musbat zaryadga ega? Bu proton. Bu har bir atomning yadrosida joylashgan subatomik zarrachaning nomi. Aslida, har bir atomdagi protonlar soni atom raqamidir. Yaqin vaqtgacha u asosiy zarracha hisoblanardi. Biroq, yangi texnologiyalar protonning kvark deb ataladigan kichikroq zarrachalardan iborat ekanligini aniqlashga olib keldi. Kvark materiyaning yaqinda kashf etilgan asosiy zarrasidir.
Protonlar qayerdan keladi?
Ijobiy zaryadli elementar zarracha,proton deb ataladi. Bu elementlar beqaror neytronlarning paydo bo'lishi natijasida hosil bo'lishi mumkin. Taxminan 900 soniyadan so'ng yadrodan sakrab chiqqan neytron atomning boshqa elementar zarralariga: proton, elektron va antineytrinoga parchalanadi.
Neytrondan farqli o'laroq, erkin proton barqarordir. Erkin protonlar bir-biri bilan o'zaro ta'sirlashganda, ular vodorod molekulalarini hosil qiladi. Bizning quyoshimiz, koinotdagi boshqa yulduzlar singari, asosan vodoroddan iborat. Proton zaryadi +1 bo'lgan eng kichik elementar zarradir. Elektron -1 zaryadga ega, neytron esa umuman zaryadga ega emas.
Subatomik zarralar: joylashuvi va zaryadi
Elementlar atom tuzilishi bilan ajralib turadi, ular atomdan iborat elementar zarralar: protonlar, neytronlar va elektronlardan iborat. Birinchi ikkita guruh atomning yadrosida (markazida) joylashgan va bitta atom massasiga ega. Elektronlar yadrodan tashqarida, "qobiqlar" deb ataladigan zonalarda joylashgan. Ularning vazni deyarli yo'q. Atom massasini hisoblashda faqat proton va neytronlarga e'tibor beriladi. Atomning massasi ularning yig'indisidir.
Molekuladagi barcha atomlarning atom massasini jamlab, molekulyar massani taxmin qilish mumkin, bu atom massasi birliklarida (d altonlar deb ataladi) ifodalanadi. Og'ir zarralarning har biri (neytron, proton) bitta atom massasiga ega, shuning uchun geliy atomi (He)ikkita proton, ikkita neytron va ikkita elektronga ega, taxminan to'rt atom massa birligiga ega (ikki proton va ikkita neytron). Har bir subatomik zarrachaning joylashuvi va massasidan tashqari "zaryad" deb nomlangan xususiyati ham bor. U "ijobiy" yoki "salbiy" bo'lishi mumkin.
Bir xil zaryadli elementlar bir-birini aks ettiradi, qarama-qarshi zaryadli narsalar esa bir-birini tortadi. Qaysi elementar zarra musbat zaryadga ega? Bu proton. Neytronlarda umuman zaryad yo'q, bu yadroga umumiy musbat zaryad beradi. Har bir elektron manfiy zaryadga ega bo'lib, kuchi bo'yicha protonning musbat zaryadiga teng. Yadroning elektronlari va protonlari bir-biriga tortiladi va bu Oyni Yer atrofidagi orbitada ushlab turadigan tortishish kuchiga o'xshash atomni ushlab turadigan kuchdir.
Barqaror subatomik zarracha
Qaysi elementar zarra musbat zaryadga ega? Javob ma'lum: proton. Bundan tashqari, u kattaligi bo'yicha elektronning birlik zaryadiga teng. Biroq, uning tinch holatidagi massasi 1,67262 × 10-27 kg ni tashkil qiladi, bu elektronning massasidan 1836 marta katta. Protonlar neytronlar deb ataladigan elektr neytral zarralar bilan birgalikda vodoroddan tashqari barcha atom yadrolarini tashkil qiladi. Berilgan kimyoviy elementning har bir yadrosida bir xil miqdordagi protonlar mavjud. Ushbu elementning atom raqami uning davriy jadvaldagi o'rnini belgilaydi.
Protonning kashfiyoti
Ijobiy zaryadga ega elementar zarra proton boʻlib, uning kashf etilishi atom tuzilishi haqidagi ilk tadqiqotlarga toʻgʻri keladi. Elektronlari chiqarilgan ionlangan gazsimon atomlar va molekulalarning oqimlarini o'rganishda vodorod atomiga massasi teng bo'lgan musbat zarracha aniqlandi. Ernest Ruterford (1919) azot alfa zarralari bilan bombardimon qilinganda vodorodga o'xshab ko'rinadigan narsani chiqarishini ko'rsatdi. 1920 yilga kelib u vodorod yadrolaridan elementar zarrachani ajratib oldi va uni proton deb atadi.
20-asr oxiridagi yuqori energiyali zarrachalar fizikasi tadqiqotlari subatomik zarralar guruhidagi protonning tabiatini strukturaviy tushunishni yaxshiladi. Proton va neytronlar kichikroq zarrachalardan tashkil topganligi va barionlar - kvarklar deb ataladigan uchta elementar moddadan tashkil topgan zarralar sifatida tasniflanishi ko'rsatilgan.
Subatomik zarra: buyuk birlashgan nazariyaga tomon
Atom materiyaning kichik qismi boʻlib, u oʻziga xos elementdir. Bir muncha vaqt u mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan materiyaning eng kichik qismi ekanligiga ishonishdi. Ammo 19-asr oxiri va 20-asr boshlarida olimlar atomlar maʼlum subatomik zarrachalardan tashkil topganligini va qaysi elementdan qatʼi nazar, bir xil subatomik zarralar atomni tashkil etishini aniqladilar. Turli subatomik zarrachalar soni o'zgarib turadigan yagona narsa.
Olimlar endi juda koʻp subatomik zarralar borligini tan olishdi. Ammo kimyoda muvaffaqiyatga erishish uchun siz faqat uchta asosiy narsa bilan shug'ullanishingiz kerak: protonlar, neytronlar va elektronlar. Materiya ikki usuldan birida elektr zaryadlanishi mumkin: musbat yoki manfiy.
Musbat zaryadli elementar zarracha nima deyiladi? Javob oddiy: proton, u bir birlik musbat zaryadni olib yuradi. Va manfiy zaryadlangan elektronlar mavjudligi sababli, atomning o'zi neytraldir. Ba'zan ba'zi atomlar elektron olishlari yoki yo'qotishlari va zaryad olishlari mumkin. Bunday holda ular ionlar deb ataladi.
Atomning elementar zarralari: tartiblangan tizim
Atom barqarorlikni ta'minlovchi va moddaning barcha turdagi xususiyatlari uchun javobgar bo'lgan tizimli va tartibli tuzilishga ega. Ushbu subatomik zarralarni o'rganish yuz yildan ko'proq vaqt oldin boshlangan va hozirga qadar biz ular haqida ko'p narsalarni bilamiz. olimlar atomning ko‘p qismi bo‘sh va “elektronlar” siyrak joylashishini aniqladilar. Ular markaziy og'ir qism atrofida aylanadigan manfiy zaryadlangan engil zarralar bo'lib, bu atomning umumiy massasining 99,99% ni tashkil qiladi. Elektronlarning tabiatini aniqlash osonroq bo'ldi, ammo ko'plab mohirona tadqiqotlardan so'ng yadro musbat protonlar va neytral neytronlarni o'z ichiga olishi ma'lum bo'ldi.
Koinotdagi har bir birlik atomlardan tashkil topgan
Materiyaning aksariyat xususiyatlarini tushunishning kaliti shundaki, bizning koinotimizdagi har bir birlik atomlardan iborat. Tabiatda 92 turdagi atomlar mavjud bo'lib, ular atrofimizdagi murakkab dunyoni yaratish uchun molekulalar, birikmalar va boshqa turdagi moddalarni hosil qiladi. Garchi "atom" nomi yunoncha "bo'linmas" degan ma'noni anglatuvchi átomos so'zidan olingan bo'lsa-da, zamonaviy fizika shuni ko'rsatdiki, u materiyaning yakuniy qurilish bloki emas va haqiqatan ham subatomik zarrachalarga "bo'linadi". Ular butun dunyoni tashkil etuvchi haqiqiy fundamental mavjudotlardir.
