Navnet "atom" er oversatt fra gresk til "udelelig". Alt rundt oss - faste stoffer, væsker og luft - er bygget av milliarder av disse partiklene.
Utseendet til versjonen om atomet
Atomer ble først kjent på 500-tallet f. Kr., da den greske filosofen Democritus foreslo at materie består av små partikler i bevegelse. Men da var det ikke mulig å sjekke versjonen av deres eksistens. Og selv om ingen kunne se disse partiklene, ble ideen diskutert, fordi den eneste måten forskerne kunne forklare prosessene som skjer i den virkelige verden. Derfor trodde de på eksistensen av mikropartikler lenge før de kunne bevise dette faktum.
Bare på 1800-tallet. de begynte å bli analysert som de minste bestanddelene av kjemiske elementer, med de spesifikke egenskapene til atomer - evnen til å inngå forbindelser med andre i en strengt foreskrevet mengde. På begynnelsen av 1900-tallet trodde man at atomer var de minste partikler av materie, inntil det ble bevist at de var bygd opp av enda mindre enheter.
Hva er et kjemisk grunnstoff laget av?
Atom av et kjemisk grunnstoff er en mikroskopisk byggestein av materie. Molekylvekten til atomet har blitt den definerende egenskapen til denne mikropartikkelen. Bare oppdagelsen av Mendeleevs periodiske lov underbygget at typene deres er forskjellige former for en enkelt sak. De er så små at de ikke kan sees ved hjelp av vanlige mikroskoper, bare de kraftigste elektroniske enhetene. Til sammenligning er et hårstrå på en menneskelig hånd en million ganger bredere.
Den elektroniske strukturen til et atom har en kjerne, bestående av nøytroner og protoner, samt elektroner, som gjør revolusjoner rundt sentrum i konstante baner, som planeter rundt stjernene deres. Alle holdes sammen av elektromagnetisk kraft, en av de fire hovedkreftene i universet. Nøytroner er partikler med en nøytral ladning, protoner er utstyrt med en positiv ladning og elektroner med en negativ. De sistnevnte tiltrekkes av positivt ladede protoner, så de har en tendens til å holde seg i bane.
Atom-struktur
I den sentrale delen er det en kjerne som fyller minimumsdelen av hele atomet. Men studier viser at nesten hele massen (99,9%) er plassert i den. Hvert atom inneholder protoner, nøytroner, elektroner. Antall roterende elektroner i den er lik den positive sentrale ladningen. Partikler med samme kjerneladning Z, men forskjellig atommasse A og antall nøytroner i kjernen N kalles isotoper, og med samme A og forskjellig Z og N kalles isobarer. Elektron er den minste materiepartikkelen med negativelektrisk ladning e=1,6 10-19 coulomb. Ladningen til et ion bestemmer antall elektroner som går tapt eller oppnådd. Prosessen med metamorfose av et nøytr alt atom til et ladet ion kalles ionisering.
Ny versjon av atommodellen
Fysikere har oppdaget mange andre elementærpartikler til dags dato. Den elektroniske strukturen til atomet har en ny versjon.
Det antas at protoner og nøytroner, uansett hvor små de er, består av de minste partiklene som kalles kvarker. De utgjør en ny modell for konstruksjonen av atomet. Som forskere pleide å samle bevis for eksistensen av den forrige modellen, prøver de i dag å bevise eksistensen av kvarker.
RTM er fremtidens enhet
Moderne forskere kan se atompartikler av et stoff på en dataskjerm, i tillegg til å flytte dem over overflaten ved hjelp av et spesialverktøy k alt et skannetunnelmikroskop (RTM).
Dette er et datastyrt verktøy med en spiss som beveger seg veldig forsiktig nær overflaten av materialet. Når spissen beveger seg, beveger elektroner seg gjennom gapet mellom spissen og overflaten. Selv om materialet ser helt glatt ut, er det faktisk ujevnt på atomnivå. Datamaskinen lager et kart over materiens overflate, og lager et bilde av partiklene, og dermed kan forskere se egenskapene til atomet.
Radioaktive partikler
Negativt ladede ioner sirkler rundt kjernen på tilstrekkelig stor avstand. Strukturen til et atom er slik at det er helter virkelig nøytral og har ingen elektrisk ladning fordi alle partiklene (protoner, nøytroner, elektroner) er i balanse.
Et radioaktivt atom er et grunnstoff som lett kan sp altes. Senteret består av mange protoner og nøytroner. Det eneste unntaket er diagrammet over hydrogenatomet, som har ett enkelt proton. Kjernen er omgitt av en sky av elektroner, det er deres tiltrekning som får dem til å rotere rundt midten. Protoner med samme ladning frastøter hverandre.
Dette er ikke et problem for de fleste små partikler som har flere av dem. Men noen av dem er ustabile, spesielt store som uran, som har 92 protoner. Noen ganger tåler ikke senteret en slik belastning. De kalles radioaktive fordi de sender ut flere partikler fra kjernen. Etter at den ustabile kjernen har kvittet seg med protonene, danner de resterende protonene en ny datter. Den kan være stabil avhengig av antall protoner i den nye kjernen, eller den kan dele seg videre. Denne prosessen fortsetter til en stabil underordnet kjerne gjenstår.
Egenskaper til atomer
Fysiske og kjemiske egenskaper til et atom endres naturlig fra ett grunnstoff til et annet. De er definert av følgende hovedparametere.
Atommasse. Siden hovedplassen til mikropartiklene er okkupert av protoner og nøytroner, bestemmer summen deres antallet, som uttrykkes i atommasseenheter (amu) Formel: A=Z + N.
Atomradius. Radius avhenger av plasseringen av elementet i Mendeleev-systemet, kjemiskbindinger, antall naboatomer og kvantemekanisk virkning. Radiusen til kjernen er hundre tusen ganger mindre enn radiusen til selve elementet. Strukturen til et atom kan miste elektroner og bli et positivt ion, eller legge til elektroner og bli et negativt ion.
I det periodiske systemet til Mendeleev tar ethvert kjemisk grunnstoff sin tildelte plass. I tabellen øker størrelsen på et atom når du beveger deg fra topp til bunn og avtar når du beveger deg fra venstre til høyre. Fra dette er det minste grunnstoffet helium og det største er cesium.
Valency. Det ytre elektronskallet til et atom kalles valensskallet, og elektronene i det har fått det tilsvarende navnet - valenselektroner. Antallet deres bestemmer hvordan et atom er koblet til de andre ved hjelp av en kjemisk binding. Ved å lage den siste mikropartikkelen prøver de å fylle de ytre valensskallene sine.
Tyngekraft, tiltrekning er kraften som holder planetene i bane, på grunn av den faller gjenstander frigjort fra hendene til gulvet. En person legger mer merke til tyngdekraften, men den elektromagnetiske handlingen er mange ganger kraftigere. Kraften som tiltrekker (eller frastøter) ladede partikler i et atom er 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 ganger kraftigere enn tyngdekraften i det. Men det er en enda sterkere kraft i sentrum av kjernen som kan holde protoner og nøytroner sammen.
Reaksjoner i kjerner skaper energi som i atomreaktorer der atomer er splittet. Jo tyngre grunnstoffet er, jo flere partikler er atomene bygget av. Legger vi sammen det totale antallet protoner og nøytroner i et grunnstoff, finner vi ut detmasse. For eksempel har uran, det tyngste grunnstoffet som finnes i naturen, en atommasse på 235 eller 238.
Å dele et atom i nivåer
Energinivåene til et atom er størrelsen på rommet rundt kjernen, der elektronet er i bevegelse. Det er tot alt 7 orbitaler, tilsvarende antall perioder i det periodiske systemet. Jo mer fjerntliggende elektronets plassering fra kjernen, desto større energireserve har det. Periodenummeret indikerer antall atomorbitaler rundt kjernen. For eksempel er Kalium et element i den 4. perioden, som betyr at det har 4 energinivåer av atomet. Tallet på et kjemisk grunnstoff tilsvarer dets ladning og antall elektroner rundt kjernen.
Atom er en energikilde
Sannsynligvis den mest kjente vitenskapelige formelen ble oppdaget av den tyske fysikeren Einstein. Hun hevder at masse ikke er annet enn en form for energi. Basert på denne teorien er det mulig å gjøre materie om til energi og regne ut med formelen hvor mye av det som kan oppnås. Det første praktiske resultatet av denne transformasjonen var atombomber, som først ble testet i Los Alamos-ørkenen (USA), og deretter eksploderte over japanske byer. Og selv om bare en syvendedel av eksplosivet ble til energi, var den ødeleggende kraften til atombomben forferdelig.
For at kjernen skal frigjøre energien sin, må den kollapse. For å dele det, er det nødvendig å handle med et nøytron fra utsiden. Deretter brytes kjernen opp i to andre, lettere, samtidig som den gir en enorm frigjøring av energi. Forfall fører til frigjøring av andre nøytroner,og de fortsetter å splitte andre kjerner. Prosessen går over til en kjedereaksjon som resulterer i en enorm mengde energi.
Fordeler og ulemper med å bruke atomreaksjon i vår tid
Destruktiv kraft, som frigjøres under transformasjonen av materie, prøver menneskeheten å temme ved atomkraftverk. Her skjer ikke atomreaksjonen i form av en eksplosjon, men som en gradvis frigjøring av varme.
Produksjon av atomenergi har sine fordeler og ulemper. Ifølge forskere, for å opprettholde sivilisasjonen vår på et høyt nivå, er det nødvendig å bruke denne enorme energikilden. Men det bør også tas i betraktning at selv den mest moderne utviklingen ikke kan garantere fullstendig sikkerhet til kjernekraftverk. I tillegg kan radioaktivt avfall som produseres under energiproduksjon, hvis det lagres på feil måte, påvirke våre etterkommere i titusenvis av år.
Etter ulykken ved atomkraftverket i Tsjernobyl er det flere og flere som anser produksjon av atomenergi som svært farlig for menneskeheten. Det eneste sikre kraftverket av denne typen er Solen med sin enorme atomenergi. Forskere utvikler alle slags modeller av solceller, og kanskje i nær fremtid vil menneskeheten kunne forsyne seg med trygg atomenergi.
