Frågor "Vad består materia av?", "Vad är materiens natur?" har alltid ockuperat mänskligheten. Sedan urminnes tider har filosofer och vetenskapsmän letat efter svar på dessa frågor, skapat både realistiska och helt fantastiska och fantastiska teorier och hypoteser. Men bokstavligen för ett sekel sedan kom mänskligheten så nära som möjligt att reda ut detta mysterium genom att upptäcka materiens atomstruktur. Men vad är sammansättningen av en atoms kärna? Vad är allt gjort av?
Från teori till verklighet
I början av 1900-talet hade atomstrukturen upphört att bara vara en hypotes, men hade blivit ett absolut faktum. Det visade sig att sammansättningen av en atoms kärna är ett mycket komplext koncept. Den innehåller elektriska laddningar. Men frågan uppstod: innehåller sammansättningen av atomen och atomkärnan olika mängder av dessa laddningar eller inte?
Planetmodell
Initi alt troddes atomen vara byggd väldigt likt vårt solsystem. dockDet visade sig snabbt att denna uppfattning inte var helt korrekt. Problemet med en rent mekanisk överföring av bildens astronomiska skala till ett område som upptar miljondelar av en millimeter har lett till en betydande och dramatisk förändring av fenomenens egenskaper och kvaliteter. Den största skillnaden var de mycket strängare lagar och regler som atomen är uppbyggd av.
Nackdelar med planetmodellen
För det första, eftersom atomer av samma slag och grundämne måste vara exakt samma vad gäller parametrar och egenskaper, måste banorna för dessa atomers elektroner också vara desamma. Emellertid kunde astronomiska kroppars rörelselagar inte ge svar på dessa frågor. Den andra motsägelsen ligger i det faktum att rörelsen av en elektron längs omloppsbanan, om väl studerade fysiska lagar tillämpas på den, nödvändigtvis måste åtföljas av en permanent frigöring av energi. Som ett resultat skulle denna process leda till utarmning av elektronen, som så småningom skulle dö ut och till och med falla in i kärnan.
Modersvågstrukturoch
1924 lade den unge aristokraten Louis de Broglie fram en idé som vände vetenskapssamfundets idéer om frågor som atomens struktur, sammansättningen av atomkärnor. Tanken var att en elektron inte bara är en rörlig boll som kretsar runt kärnan. Detta är ett suddigt ämne som rör sig enligt lagar som liknar utbredningen av vågor i rymden. Ganska snabbt utvidgades denna idé till rörelsen av vilken kropp som helst ii allmänhet förklarar vi att vi bara märker en sida av just denna rörelse, men att den andra faktiskt inte manifesteras. Vi kan se utbredningen av vågor och inte märka partikelns rörelse, eller vice versa. Faktum är att båda dessa sidor av rörelse alltid existerar, och rotationen av en elektron i omloppsbana är inte bara rörelsen av själva laddningen, utan också utbredningen av vågor. Detta tillvägagångssätt skiljer sig fundament alt från den tidigare accepterade planetmodellen.
Elementär stiftelse
Kärnan i en atom är centrum. Elektroner kretsar runt den. Allt annat bestäms av kärnans egenskaper. Det är nödvändigt att prata om ett sådant koncept som sammansättningen av kärnan i en atom från den viktigaste punkten - från laddningen. En atom innehåller ett visst antal elektroner som har en negativ laddning. Själva kärnan har en positiv laddning. Av detta kan vi dra vissa slutsatser:
- En kärna är en positivt laddad partikel.
- Rundt kärnan är en pulserande atmosfär skapad av laddningar.
- Det är kärnan och dess egenskaper som bestämmer antalet elektroner i en atom.
Kernel Properties
Koppar, glas, järn, trä har samma elektroner. En atom kan förlora ett par elektroner eller till och med alla. Om kärnan förblir positivt laddad, kan den attrahera rätt mängd negativt laddade partiklar från andra kroppar, vilket gör att den kan överleva. Om en atom förlorar ett visst antal elektroner, kommer den positiva laddningen på kärnan att vara större än resten av de negativa laddningarna. PÅI det här fallet kommer hela atomen att få en överskottsladdning, och det kan kallas en positiv jon. I vissa fall kan en atom attrahera fler elektroner, och då blir den negativt laddad. Därför kan det kallas en negativ jon.
Hur mycket väger en atom?
En atoms massa bestäms huvudsakligen av kärnan. Elektronerna som utgör atomen och atomkärnan väger mindre än en tusendel av den totala massan. Eftersom massa anses vara ett mått på energireserv som ett ämne har, anses detta faktum vara otroligt viktigt när man studerar en sådan fråga som atomkärnans sammansättning.
Radioaktivitet
De svåraste frågorna uppstod efter upptäckten av röntgenstrålar. Radioaktiva grundämnen avger alfa-, beta- och gammavågor. Men sådan strålning måste ha en källa. Rutherford 1902 visade att en sådan källa är själva atomen, eller snarare kärnan. Å andra sidan är radioaktivitet inte bara utsläpp av strålar, utan också omvandling av ett grundämne till ett annat, med helt nya kemiska och fysikaliska egenskaper. Det vill säga, radioaktivitet är en förändring i kärnan.
Vad vet vi om kärnkraftsstrukturen?
Fysikern Prout framförde för nästan hundra år sedan idén att grundämnena i det periodiska systemet inte är slumpmässiga former, utan är kombinationer av väteatomer. Därför kunde man förvänta sig att både laddningarna och massorna av kärnor skulle uttryckas i termer av heltal och multipla laddningar av väte självt. Detta är dock inte riktigt sant. Genom att studera egenskaperna hos atomärakärnor med hjälp av elektromagnetiska fält, fastställde fysikern Aston att element vars atomvikter inte var heltal och multiplar i själva verket är en kombination av olika atomer, och inte en substans. I alla fall där atomvikten inte är ett heltal observerar vi en blandning av olika isotoper. Vad det är? Om vi talar om sammansättningen av en atoms kärna är isotoper atomer med samma laddning, men med olika massor.
Einstein och atomkärnan
Relativitetsteorin säger att massa inte är ett mått genom vilket mängden materia bestäms, utan ett mått på den energi som materia besitter. Följaktligen kan materia mätas inte med massa, utan av laddningen som utgör denna materia och laddningens energi. När samma laddning närmar sig en annan av densamma kommer energin att öka, annars minskar den. Detta innebär naturligtvis inte en förändring i saken. Följaktligen, från denna position, är en atoms kärna inte en energikälla, utan snarare en rest efter dess frisättning. Så det finns en viss motsägelse.
Neutrons
The Curies upptäckte, när de bombarderades med alfapartiklar av beryllium, några obegripliga strålar som kolliderar med en atoms kärna och stöter bort den med stor kraft. Men de kan passera genom en stor tjocklek av materia. Denna motsägelse löstes genom att den givna partikeln visade sig ha en neutral elektrisk laddning. Följaktligen kallades den neutronen. Tack vare ytterligare forskning visade det sig att neutronens massa är nästan densamma som protonens. Generellt sett är neutronen och protonen otroligt lika. Med tanke påFrån denna upptäckt var det definitivt möjligt att fastställa att sammansättningen av kärnan i en atom inkluderar både protoner och neutroner, och i lika stora mängder. Allt föll gradvis på plats. Antalet protoner är atomnumret. Atomvikt är summan av massorna av neutroner och protoner. En isotop kan också kallas ett element där antalet neutroner och protoner inte kommer att vara lika med varandra. Som diskuterats ovan, i ett sådant fall, även om elementet i huvudsak förblir detsamma, kan dess egenskaper ändras avsevärt.
