Vir 'n lang tyd het baie eienskappe van materie 'n geheim vir navorsers gebly. Waarom gelei sommige stowwe elektrisiteit goed, terwyl ander nie? Waarom breek yster geleidelik onder die invloed van die atmosfeer af, terwyl edelmetale vir duisende jare perfek bewaar word? Baie van hierdie vrae is beantwoord nadat 'n persoon bewus geword het van die struktuur van die atoom: sy struktuur, die aantal elektrone in elke elektronlaag. Boonop het die bemeestering van selfs die basiese beginsels van die struktuur van atoomkerne 'n nuwe era vir die wêreld geopen.
Uit watter elemente is die elementêre baksteen van materie gebou, hoe werk hulle in wisselwerking met mekaar, wat kan ons hieruit leer?
Die struktuur van die atoom in die siening van moderne wetenskap
Tans is die meeste wetenskaplikes geneig om by die planetêre model van die struktuur van materie te hou. Volgens hierdie model is daar in die middel van elke atoom 'n kern, klein selfs in vergelyking met die atoom (dit is tienduisende kere kleiner as die geheelatoom). Maar dieselfde kan nie gesê word oor die massa van die kern nie. Byna al die massa van 'n atoom is in die kern gekonsentreer. Die kern is positief gelaai.
Elektrone roteer om die kern in verskillende bane, nie sirkelvormig nie, soos die geval is met die planete van die sonnestelsel, maar driedimensioneel (sfere en volume-agtste). Die aantal elektrone in 'n atoom is numeries gelyk aan die lading van die kern. Maar dit is baie moeilik om 'n elektron te beskou as 'n deeltjie wat langs 'n soort trajek beweeg.
Sy wentelbaan is klein, en die spoed is amper soos dié van 'n ligstraal, dus is dit meer korrek om die elektron saam met sy wentelbaan as 'n soort negatief gelaaide sfeer te beskou.
Lede van die kernfamilie
Alle atome bestaan uit 3 samestellende elemente: protone, elektrone en neutrone.
Proton is die hoofboumateriaal van die kern. Sy gewig is gelyk aan 'n atoomeenheid (die massa van 'n waterstofatoom) of 1.67 ∙ 10-27 kg in die SI-stelsel. Die deeltjie is positief gelaai, en sy lading word as 'n eenheid in die stelsel van elementêre elektriese ladings geneem.
Die neutron is die massa-tweeling van die proton, maar is op geen manier gelaai nie.
Bogenoemde twee deeltjies word nukliede genoem.
'n Elektron is die teenoorgestelde van 'n proton in lading (die elementêre lading is −1). Maar in terme van gewig het die elektron ons in die steek gelaat, sy massa is slegs 9, 12 ∙ 10-31 kg, wat amper 2 duisend keer ligter as 'n proton of neutron is.
Hoe dit "gesien" is
Hoe kan jy die struktuur van die atoom sien, as selfs die mees moderne tegniese middele dit nie toelaat nieen sal op kort termyn nie toelaat om beelde van sy samestellende deeltjies te verkry nie. Hoe het wetenskaplikes die aantal protone, neutrone en elektrone in die kern en hul ligging geweet?
Die aanname oor die planetêre struktuur van atome is gemaak op grond van die resultate van die bombardement van 'n dun metaalfoelie met verskeie deeltjies. Die figuur wys duidelik hoe verskeie elementêre deeltjies met materie in wisselwerking tree.
Die aantal elektrone wat in die eksperimente deur die metaal gegaan het, was gelyk aan nul. Dit word eenvoudig verduidelik: negatief gelaaide elektrone word van die elektrondoppies van die metaal afgestoot, wat ook 'n negatiewe lading het.
Die straal van protone (lading +) het deur die foelie gegaan, maar met "verliese". Sommige is afgestoot deur die kerne wat in die pad gekom het (die waarskynlikheid van sulke trefslae is baie klein), sommige het van die oorspronklike trajek afgewyk en te naby aan een van die kerne gevlieg.
Neutrone het die mees "effektiewe" geword in terme van die oorwinning van metaal. 'n Neutraal gelaaide deeltjie het slegs verlore gegaan in die geval van 'n direkte botsing met die kern van die stof, terwyl 99,99% van die neutrone suksesvol deur die dikte van die metaal gegaan het. Terloops, dit was moontlik om die grootte van die kerne van sekere chemiese elemente te bereken op grond van die aantal neutrone by die inset en uitset.
Op grond van die data wat verkry is, is die tans dominante teorie van die struktuur van materie gebou, wat die meeste van die kwessies suksesvol verduidelik.
Wat en hoeveel
Die aantal elektrone in 'n atoom hang af van die atoomgetal. Byvoorbeeld, 'n gewone waterstofatoom hetnet een proton. 'n Enkele elektron sirkel in 'n wentelbaan. Die volgende element van die periodieke tabel, helium, is 'n bietjie meer ingewikkeld. Sy kern bestaan uit twee protone en twee neutrone en het dus 'n atoommassa van 4.
Met die groei van die reeksnommer, groei die grootte en massa van die atoom. Die reeksnommer van 'n chemiese element in die periodieke tabel stem ooreen met die lading van die kern (die aantal protone daarin). Die aantal elektrone in 'n atoom is gelyk aan die aantal protone. Byvoorbeeld, 'n loodatoom (atoomgetal 82) het 82 protone in sy kern. Daar is 82 elektrone in 'n wentelbaan om die kern. Om die aantal neutrone in 'n kern te bereken, is dit genoeg om die aantal protone van die atoommassa af te trek:
207 – 82=125.
Hoekom is daar altyd gelyke getalle
Elke stelsel in ons heelal streef na stabiliteit. Soos dit op die atoom toegepas word, word dit uitgedruk in sy neutraliteit. As ons ons vir 'n sekonde voorstel dat alle atome sonder uitsondering in die Heelal een of ander lading van verskillende groottes met verskillende tekens het, kan 'n mens dink watter soort chaos in die wêreld sou kom.
Maar aangesien die aantal protone en elektrone in 'n atoom gelyk is, is die totale lading van elke "baksteen" nul.
Die aantal neutrone in 'n atoom is 'n onafhanklike waarde. Boonop kan atome van dieselfde chemiese element 'n ander aantal van hierdie deeltjies met geen lading hê nie. Voorbeeld:
- 1 proton + 1 elektron + 0 neutrone=waterstof (atoommassa 1);
- 1 proton + 1 elektron + 1 neutron=deuterium (atoommassa 2);
- 1 proton + 1 elektron + 2neutron=tritium (atoommassa 3).
In hierdie geval verander die aantal elektrone in die atoom nie, die atoom bly neutraal, sy massa verander. Sulke variasies van chemiese elemente word isotope genoem.
Is 'n atoom altyd neutraal
Nee, die aantal elektrone in 'n atoom is nie altyd gelyk aan die aantal protone nie. As 'n elektron of twee nie vir 'n rukkie van 'n atoom "weggeneem" kon word nie, sou daar nie iets soos galvanisering wees nie. 'n Atoom, soos enige materie, kan beïnvloed word.
Onder die invloed van 'n voldoende sterk elektriese veld vanaf die buitenste laag van die atoom, kan een of meer elektrone "wegvlieg". In hierdie geval hou die deeltjie van die stof op om neutraal te wees en word 'n ioon genoem. Dit kan in 'n gas- of vloeibare medium beweeg en 'n elektriese lading van een elektrode na 'n ander oordra. Op hierdie manier word 'n elektriese lading in batterye gestoor, en die dunste films van sommige metale word op die oppervlaktes van ander aangebring (goudplatering, silwerplatering, chroomplatering, vernikkeling, ens.).
Die aantal elektrone is ook onstabiel in metale - geleiers van elektriese stroom. Die elektrone van die buitenste lae loop as 't ware van atoom tot atoom en dra elektriese energie deur die geleier oor.
