Die fisika van die struktuur van materie is eers ernstig bestudeer deur Joseph J. Thomson. Baie vrae het egter onbeantwoord gebly. 'n Tyd later kon E. Rutherford 'n model van die struktuur van die atoom formuleer. In die artikel sal ons kyk na die ervaring wat hom tot die ontdekking gelei het. Aangesien die struktuur van materie een van die interessantste onderwerpe in fisika-lesse is, sal ons die sleutelaspekte daarvan ontleed. Ons leer waaruit 'n atoom bestaan, leer hoe om die aantal elektrone, protone, neutrone daarin te vind. Kom ons maak kennis met die konsep van isotope en ione.
Ontdekking van die elektron
In 1897 het die Engelse wetenskaplike Joseph John Thomson (sy portret kan hieronder gesien word) elektriese stroom bestudeer, dit wil sê die gerigte beweging van ladings in gasse. Op daardie tydstip het fisika reeds geweet van die molekulêre struktuur van materie. Dit was bekend dat alle liggame van materie gemaak is, wat uit molekules gemaak is, en laasgenoemde is gemaak van atome.
Thomson het ontdek dat, onder sekere omstandighede, gasatome deeltjies met 'n negatiewe lading uitstraal (qel <0). Hulle word elektrone genoem. Die atoom is neutraal, wat beteken dat as elektrone daaruit vlieg, positiewe deeltjies ook daar vervat moet word. Wat is die deel van die atoom met die "+" teken? Hoe tree dit in wisselwerking met 'n negatief gelaaide elektron? Wat bepaal die massa van 'n atoom? Nog 'n wetenskaplike kan al hierdie vrae beantwoord.
Rutherford se eksperiment
In 1911 het fisika reeds die aanvanklike inligting oor die struktuur van materie besit. Ernest Rutherford het ontdek wat ons vandag die atoomkern noem.
Daar is sake wat 'n vreemde eienskap het: hulle straal spontaan verskeie deeltjies uit, beide positief en negatief. Sulke stowwe word radioaktief genoem. Positief gelaaide elemente wat Rutherford alfa-deeltjies (α-deeltjies) genoem word.
Hulle het 'n "+"-lading gelykstaande aan twee elementêre ladings (qα=+2e). Die gewig van die elemente is ongeveer gelyk aan vier massas van 'n waterstofatoom. Rutherford het 'n radioaktiewe voorbereiding geneem wat alfa-deeltjies uitstraal en 'n dun film van goud (foelie) met hul stroom gebombardeer.
Hy het gevind dat die meeste α-elemente skaars hul rigting verander wanneer hulle deur metaalatome beweeg. Maar daar is baie min wat agteruit afwyk. Hoekom gebeur dit? As ons die fisika van die struktuur van materie ken, kan ons antwoord: want binnegoudatome, soos enige ander, is daar positiewe elemente wat alfa-deeltjies afstoot. Maar hoekom gebeur dit net met baie min elemente? Omdat die grootte van die positief gelaaide deel van die atoom baie kleiner is as hyself. Rutherford het tot hierdie gevolgtrekking gekom. Hy het die positief gelaaide deel van die atoom die kern genoem.
Die toestel van die atoom
Fisika van die struktuur van materie: Molekules bestaan uit atome, wat 'n klein positief gelaaide deel (kern) bevat wat deur elektrone omring word. Die neutraliteit van die atoom word verklaar deur die feit dat die totale negatiewe lading van die elektrone gelyk is aan die positiewe - die kern. qkern + qel=0. Hoekom val elektrone nie op die kern nie, omdat hulle aangetrek word? Om hierdie vraag te beantwoord, het Rutherford voorgestel dat hulle roteer soos die planete om die son beweeg en nie daarmee bots nie. Dit is die beweging wat toelaat dat hierdie stelsel stabiel is. Rutherford se model van die atoom word planetêr genoem.
As die atoom neutraal is, en die aantal elektrone daarin moet heelgetal wees, dan is die lading van die kern gelyk aan hierdie waarde met 'n plusteken. qcores=+ze. z is die aantal elektrone in 'n neutrale atoom. In hierdie geval is die totale lading nul. Hoe om die aantal elektrone in 'n atoom te vind? Jy moet die periodieke tabel van elemente gebruik. Die afmetings van 'n atoom is in die orde van 10-10 m. En die kerne is 100 duisend keer kleiner - 10-15 m.
Kom ons verbeel ons dat ons die grootte van die kern tot 1 meter vergroot het. In 'n vaste stof is die afstand tussen atome ongeveer gelyk aan die grootte van hulself, wat beteken dat die afmetingssal verhoog tot 105, wat 100 km is. Dit wil sê, die atoom is feitlik leeg, en daarom vlieg die alfa-deeltjies meestal deur die foelie met byna geen defleksie nie.
Struktuur van die kern
Die fisika van die struktuur van materie is sodanig dat die kern uit twee soorte deeltjies bestaan. Sommige van hulle is positief gelaai. As ons 'n atoom in ag neem wat drie elektrone het, dan is daar binne-in drie deeltjies met 'n positiewe lading. Hulle word protone genoem. Ander elemente het nie 'n elektriese lading nie - neutrone.
Die massas van die proton en neutron is ongeveer gelyk. Albei deeltjies het 'n gewig wat baie groter is as 'n elektron. mproton ≈ 1837mel. Dieselfde geld vir die massa van die neutron. Die gevolgtrekking volg hieruit: die gewig van positief en neutraal gelaaide deeltjies is 'n faktor wat die massa van 'n atoom bepaal. Protone en neutrone het 'n algemene naam - nukleone. Die gewig van 'n atoom word bepaal deur hul getal, wat die massagetal van die kern genoem word. Ons het die aantal elektrone in 'n atoom met die letter z aangedui, maar aangesien dit neutraal is, moet die aantal positiewe en negatiewe deeltjies ooreenstem. Daarom word z ook die proton of ladingnommer genoem.
As ons die massa en ladinggetal ken, dan kan ons die aantal neutrone N vind. N=A - z. Hoe om uit te vind hoeveel nukleone en protone in die kern is? Dit blyk dat daar in die periodieke tabel, langs elke element, 'n getal is wat chemici die relatiewe atoommassa noem.
As ons dit afrond, kry ons niks meer asmassagetal of die aantal nukleone in die kern (A). Die atoomgetal van 'n element is die aantal protone (z). As jy A en z ken, is dit maklik om N te vind - die aantal neutrone. As die atoom neutraal is, dan is die aantal elektrone en protone gelyk.
Isotopes
Daar is variëteite van die kern waarin die aantal protone dieselfde is, maar die aantal neutrone kan verskil (wat dieselfde chemiese element beteken). Hulle word isotope genoem. In die natuur word atome van verskillende soorte gemeng, so chemici meet die gemiddelde massa. Dit is hoekom in die periodieke tabel die relatiewe gewig van 'n atoom altyd 'n breukgetal is. Kom ons vind uit wat met 'n neutrale atoom gebeur as 'n elektron daaruit verwyder word of, omgekeerd, 'n ekstra een geplaas word.
Ione
Oorweeg 'n neutrale litiumatoom. Daar is 'n kern, twee elektrone is geleë op een dop en drie op die ander. As ons een van hulle wegneem, kry ons 'n positief gelaaide kern. qcores =3de. Elektrone kompenseer slegs twee van die drie elementêre ladings, en ons kry 'n positiewe ioon. Dit word soos volg aangedui: Li+. 'n Ioon is 'n atoom waarin die aantal elektrone minder as of groter is as die aantal protone in die kern. In die eerste geval is dit 'n positiewe ioon. As ons 'n ekstra elektron byvoeg, sal daar vier van hulle wees, en ons sal 'n negatiewe ioon kry (Li-). So is die fisika van die struktuur van materie. Dus, 'n neutrale atoom verskil van 'n ioon deurdat die elektrone daarin heeltemal kompenseer vir die lading van die kern.
