Namnet "atom" är översatt från grekiska till "odelbart". Allt runt omkring oss - fasta ämnen, vätskor och luft - är byggt av miljarder av dessa partiklar.
Utseendet på versionen om atomen
Atomer blev först kända på 400-talet f. Kr., när den grekiske filosofen Demokritos föreslog att materia består av rörliga små partiklar. Men då gick det inte att kontrollera versionen av deras existens. Och även om ingen kunde se dessa partiklar diskuterades idén, eftersom det enda sättet som forskare kunde förklara de processer som sker i den verkliga världen. Därför trodde de på att det fanns mikropartiklar långt innan de kunde bevisa detta faktum.
Endast på 1800-talet. de började analyseras som de minsta beståndsdelarna av kemiska element, med de specifika egenskaperna hos atomer - förmågan att gå in i föreningar med andra i en strikt föreskriven mängd. I början av 1900-talet trodde man att atomer var de minsta partiklarna av materia, tills det bevisades att de var uppbyggda av ännu mindre enheter.
Vad är ett kemiskt grundämne gjort av?
Atom av ett kemiskt element är en mikroskopisk byggsten av materia. Atomens molekylvikt har blivit den avgörande egenskapen hos denna mikropartikel. Endast upptäckten av Mendeleevs periodiska lag underbyggde att deras typer är olika former av en enda sak. De är så små att de inte kan ses med vanliga mikroskop, bara de mest kraftfulla elektroniska enheterna. I jämförelse är ett hårstrå på en mänsklig hand en miljon gånger bredare.
Den elektroniska strukturen hos en atom har en kärna, bestående av neutroner och protoner, samt elektroner, som gör varv runt mitten i konstanta banor, som planeter runt sina stjärnor. Alla hålls samman av elektromagnetisk kraft, en av de fyra huvudkrafterna i universum. Neutroner är partiklar med en neutral laddning, protoner är utrustade med en positiv laddning och elektroner med en negativ. De senare attraheras av positivt laddade protoner, så de tenderar att stanna i omloppsbana.
Atomstruktur
I den centrala delen finns en kärna som fyller minsta delen av hela atomen. Men studier visar att nästan hela massan (99,9%) finns i den. Varje atom innehåller protoner, neutroner, elektroner. Antalet roterande elektroner i den är lika med den positiva centrala laddningen. Partiklar med samma kärnladdning Z, men olika atommassa A och antalet neutroner i kärnan N kallas isotoper, och med samma A och olika Z och N kallas isobarer. Elektron är den minsta partikeln av materia med negativelektrisk laddning e=1,6 10-19 coulomb. Laddningen av en jon bestämmer antalet elektroner som förloras eller försvinner. Processen för metamorfos av en neutral atom till en laddad jon kallas jonisering.
Ny version av atommodellen
Fysiker har hittills upptäckt många andra elementarpartiklar. Atomens elektroniska struktur har en ny version.
Man tror att protoner och neutroner, oavsett hur små de är, består av de minsta partiklarna som kallas kvarkar. De utgör en ny modell för konstruktionen av atomen. Som vetenskapsmän brukade samla bevis för förekomsten av den tidigare modellen, försöker de i dag bevisa förekomsten av kvarkar.
RTM är framtidens enhet
Moderna forskare kan se atompartiklar av ett ämne på en datorskärm, samt flytta dem över ytan med hjälp av ett specialverktyg som kallas scanning tunneling microscope (RTM).
Detta är ett datoriserat verktyg med en spets som rör sig mycket försiktigt nära materialets yta. När spetsen rör sig rör sig elektroner genom gapet mellan spetsen och ytan. Även om materialet ser perfekt slätt ut är det faktiskt ojämnt på atomnivå. Datorn gör en karta över materiens yta och skapar en bild av dess partiklar, och på så sätt kan forskare se atomens egenskaper.
Radioaktiva partiklar
Negativt laddade joner cirklar runt kärnan på ett tillräckligt stort avstånd. En atoms struktur är sådan att den är helär verkligen neutral och har ingen elektrisk laddning eftersom alla dess partiklar (protoner, neutroner, elektroner) är i balans.
En radioaktiv atom är ett grundämne som lätt kan delas. Dess centrum består av många protoner och neutroner. Det enda undantaget är diagrammet över väteatomen, som har en enda proton. Kärnan är omgiven av ett moln av elektroner, det är deras attraktion som gör att de roterar runt mitten. Protoner med samma laddning stöter bort varandra.
Detta är inte ett problem för de flesta små partiklar som har flera av dem. Men några av dem är instabila, särskilt stora som uran, som har 92 protoner. Ibland kan hans center inte stå emot en sådan belastning. De kallas radioaktiva eftersom de avger flera partiklar från sin kärna. Efter att den instabila kärnan blivit av med protonerna bildar de återstående protonerna en ny dotter. Den kan vara stabil beroende på antalet protoner i den nya kärnan, eller så kan den dela sig ytterligare. Denna process fortsätter tills en stabil underordnad kärna finns kvar.
Atomers egenskaper
En atoms fysiska och kemiska egenskaper förändras naturligt från ett grundämne till ett annat. De definieras av följande huvudparametrar.
Atommassa. Eftersom mikropartiklarnas huvudplats upptas av protoner och neutroner, bestämmer deras summa antalet, vilket uttrycks i atommassaenheter (amu) Formel: A=Z + N.
Atomradius. Radien beror på platsen för elementet i Mendeleev-systemet, kemiskbindningar, antal närliggande atomer och kvantmekanisk verkan. Kärnans radie är hundra tusen gånger mindre än radien för själva elementet. Strukturen hos en atom kan förlora elektroner och bli en positiv jon, eller lägga till elektroner och bli en negativ jon.
I Mendeleevs periodiska system tar alla kemiska grundämnen sin tilldelade plats. I tabellen ökar storleken på en atom när du flyttar från topp till botten och minskar när du flyttar från vänster till höger. Av detta är det minsta grundämnet helium och det största är cesium.
Valency. Det yttre elektronskalet på en atom kallas valensskalet, och elektronerna i det har fått motsvarande namn - valenselektroner. Deras antal avgör hur en atom är kopplad till de andra med hjälp av en kemisk bindning. Genom metoden att skapa den sista mikropartikeln försöker de fylla sina yttre valensskal.
Gravity, attraktion är kraften som håller planeterna i omloppsbana, på grund av den faller föremål som frigörs från händerna till golvet. En person märker gravitationen mer, men den elektromagnetiska verkan är många gånger mer kraftfull. Kraften som attraherar (eller stöter bort) laddade partiklar i en atom är 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 gånger starkare än gravitationen i den. Men det finns en ännu starkare kraft i centrum av kärnan som kan hålla ihop protoner och neutroner.
Reaktioner i kärnor skapar energi som i kärnreaktorer där atomer delas. Ju tyngre grundämnet är, desto fler partiklar är dess atomer byggda av. Om vi summerar det totala antalet protoner och neutroner i ett grundämne får vi reda på detmassa. Till exempel har uran, det tyngsta grundämnet som finns i naturen, en atommassa på 235 eller 238.
Dela en atom i nivåer
En atoms energinivåer är storleken på utrymmet runt kärnan, där elektronen är i rörelse. Det finns tot alt 7 orbitaler, vilket motsvarar antalet perioder i det periodiska systemet. Ju längre bort elektronens placering från kärnan, desto mer betydande reserv av energi har den. Periodnumret anger antalet atomära orbitaler runt dess kärna. Till exempel är Kalium ett grundämne i den 4:e perioden, vilket betyder att det har 4 energinivåer av atomen. Numret på ett kemiskt element motsvarar dess laddning och antalet elektroner runt kärnan.
Atom är en energikälla
Förmodligen den mest kända vetenskapliga formeln upptäcktes av den tyske fysikern Einstein. Hon hävdar att massa inte är något annat än en form av energi. Baserat på denna teori är det möjligt att omvandla materia till energi och beräkna med formeln hur mycket av den som kan erhållas. Det första praktiska resultatet av denna omvandling var atombomber, som först testades i Los Alamos-öknen (USA) och sedan exploderade över japanska städer. Och även om bara en sjundedel av sprängämnet förvandlades till energi, var atombombens destruktiva kraft fruktansvärd.
För att kärnan ska frigöra sin energi måste den kollapsa. För att dela den är det nödvändigt att agera med en neutron utifrån. Sedan bryts kärnan upp i två andra, lättare, samtidigt som den ger en enorm frigöring av energi. Förfall leder till frisättning av andra neutroner,och de fortsätter att splittra andra kärnor. Processen övergår i en kedjereaktion, vilket resulterar i en enorm mängd energi.
För- och nackdelar med att använda kärnreaktion i vår tid
Destruktiv kraft, som frigörs under omvandlingen av materia, försöker mänskligheten tämja vid kärnkraftverk. Här sker kärnreaktionen inte i form av en explosion, utan som en gradvis frigöring av värme.
Produktion av atomenergi har sina för- och nackdelar. Enligt forskare är det nödvändigt att använda denna enorma energikälla för att upprätthålla vår civilisation på en hög nivå. Men det bör också beaktas att även den mest moderna utvecklingen inte kan garantera kärnkraftverkens fullständiga säkerhet. Dessutom kan radioaktivt avfall som produceras vid energiproduktion, om det lagras felaktigt, påverka våra ättlingar i tiotusentals år.
Efter olyckan vid kärnkraftverket i Tjernobyl anser fler och fler människor att produktionen av kärnenergi är mycket farlig för mänskligheten. Det enda säkra kraftverket av detta slag är solen med sin enorma kärnenergi. Forskare utvecklar alla typer av modeller av solceller, och kanske inom en snar framtid kommer mänskligheten att kunna förse sig med säker atomenergi.
