Vrae "Waaruit bestaan materie?", "Wat is die aard van materie?" het die mensdom nog altyd besig gehou. Sedert antieke tye soek filosowe en wetenskaplikes antwoorde op hierdie vrae, en skep beide realistiese en heeltemal wonderlike en fantastiese teorieë en hipoteses. Maar letterlik 'n eeu gelede het die mensdom so na as moontlik daaraan gekom om hierdie raaisel te ontrafel deur die atoomstruktuur van materie te ontdek. Maar wat is die samestelling van die kern van 'n atoom? Waarvan is dit alles gemaak?
Van teorie tot werklikheid
Teen die begin van die twintigste eeu het atoomstruktuur opgehou om net 'n hipotese te wees, maar het 'n absolute feit geword. Dit het geblyk dat die samestelling van die kern van 'n atoom 'n baie komplekse konsep is. Dit bevat elektriese ladings. Maar die vraag het ontstaan: sluit die samestelling van die atoom en die atoomkern verskillende hoeveelhede van hierdie ladings in of nie?
Planetêre Model
Aanvanklik is gedink dat die atoom baie soos ons sonnestelsel gebou is. EgterDit het vinnig geblyk dat hierdie siening nie heeltemal korrek was nie. Die probleem van 'n suiwer meganiese oordrag van die astronomiese skaal van die prent na 'n gebied wat miljoenstes van 'n millimeter beslaan het gelei tot 'n beduidende en dramatiese verandering in die eienskappe en kwaliteite van verskynsels. Die belangrikste verskil was die veel strenger wette en reëls waarvolgens die atoom gebou is.
Nadele van die planetêre model
Eerstens, aangesien atome van dieselfde soort en element presies dieselfde moet wees in terme van parameters en eienskappe, moet die bane van die elektrone van hierdie atome ook dieselfde wees. Die bewegingswette van astronomiese liggame kon egter nie antwoorde op hierdie vrae verskaf nie. Die tweede teenstrydigheid lê daarin dat die beweging van 'n elektron langs die baan, indien goed bestudeerde fisiese wette daarop toegepas word, noodwendig gepaard moet gaan met 'n permanente vrystelling van energie. Gevolglik sou hierdie proses lei tot die uitputting van die elektron, wat uiteindelik sou uitsterf en selfs in die kern sou val.
Moedergolfstruktuuren
In 1924 het die jong aristokraat Louis de Broglie 'n idee voorgehou wat die wetenskaplike gemeenskap se idees oor kwessies soos die struktuur van die atoom, die samestelling van atoomkerne verander het. Die idee was dat 'n elektron nie net 'n bewegende bal is wat om die kern wentel nie. Dit is 'n vaag stof wat beweeg volgens wette wat lyk soos die voortplanting van golwe in die ruimte. Hierdie idee is redelik vinnig uitgebrei na die beweging van enige liggaam inin die algemeen, verduidelik dat ons net een kant van hierdie einste beweging opmerk, maar die tweede word nie werklik gemanifesteer nie. Ons kan die voortplanting van golwe sien en nie die beweging van die deeltjie opmerk nie, of andersom. Trouens, albei hierdie kante van beweging bestaan altyd, en die rotasie van 'n elektron in 'n wentelbaan is nie net die beweging van die lading self nie, maar ook die voortplanting van golwe. Hierdie benadering verskil fundamenteel van die voorheen aanvaarde planetêre model.
Elementêre fondasie
Die kern van 'n atoom is die middelpunt. Elektrone wentel daarom. Alles anders word bepaal deur die eienskappe van die kern. Dit is nodig om te praat oor so 'n konsep soos die samestelling van die kern van 'n atoom vanaf die belangrikste punt - vanaf die lading. 'n Atoom bevat 'n sekere aantal elektrone wat 'n negatiewe lading dra. Die kern self het 'n positiewe lading. Hieruit kan ons sekere gevolgtrekkings maak:
- 'n Kern is 'n positief gelaaide deeltjie.
- Om die kern is 'n polsende atmosfeer wat deur ladings geskep word.
- Dit is die kern en sy kenmerke wat die aantal elektrone in 'n atoom bepaal.
Kernel Properties
Koper, glas, yster, hout het dieselfde elektrone. 'n Atoom kan 'n paar elektrone of selfs almal verloor. As die kern positief gelaai bly, dan is dit in staat om die regte hoeveelheid negatief gelaaide deeltjies van ander liggame aan te trek, wat dit sal toelaat om te oorleef. As 'n atoom 'n sekere aantal elektrone verloor, sal die positiewe lading op die kern groter wees as die res van die negatiewe ladings. BYIn hierdie geval sal die hele atoom 'n oormaat lading verkry, en dit kan 'n positiewe ioon genoem word. In sommige gevalle kan 'n atoom meer elektrone aantrek, en dan sal dit negatief gelaai word. Daarom kan dit 'n negatiewe ioon genoem word.
Hoeveel weeg 'n atoom?
Die massa van 'n atoom word hoofsaaklik deur die kern bepaal. Die elektrone waaruit die atoom en die atoomkern bestaan, weeg minder as een duisendste van die totale massa. Aangesien massa beskou word as 'n maatstaf van die energiereserwe wat 'n stof het, word hierdie feit as ongelooflik belangrik beskou wanneer so 'n vraag soos die samestelling van die atoomkern bestudeer word.
Radioaktiwiteit
Die moeilikste vrae het ontstaan ná die ontdekking van X-strale. Radioaktiewe elemente straal alfa-, beta- en gammagolwe uit. Maar sulke bestraling moet 'n bron hê. Rutherford het in 1902 getoon dat so 'n bron die atoom self, of liewer, die kern is. Aan die ander kant is radioaktiwiteit nie net die vrystelling van strale nie, maar ook die omskakeling van een element in 'n ander, met heeltemal nuwe chemiese en fisiese eienskappe. Dit wil sê, radioaktiwiteit is 'n verandering in die kern.
Wat weet ons van kernstruktuur?
Byna honderd jaar gelede het die fisikus Prout die idee gestel dat die elemente in die periodieke tabel nie willekeurige vorms is nie, maar kombinasies van waterstofatome is. Daarom kan 'n mens verwag dat beide die ladings en die massas kerne uitgedruk sal word in terme van heelgetal en veelvuldige ladings van waterstof self. Dit is egter nie heeltemal waar nie. Deur die eienskappe van atoom te bestudeerkerne met behulp van elektromagnetiese velde, het die fisikus Aston vasgestel dat elemente wie se atoomgewigte nie heelgetalle en veelvoude was nie, in werklikheid 'n kombinasie van verskillende atome is, en nie een stof nie. In alle gevalle waar die atoomgewig nie 'n heelgetal is nie, neem ons 'n mengsel van verskillende isotope waar. Wat dit is? As ons praat oor die samestelling van die kern van 'n atoom, is isotope atome met dieselfde lading, maar met verskillende massas.
Einstein en die kern van die atoom
Die relatiwiteitsteorie sê dat massa nie 'n maatstaf is waarmee die hoeveelheid materie bepaal word nie, maar 'n maatstaf van die energie wat materie besit. Gevolglik kan materie nie deur massa gemeet word nie, maar deur die lading waaruit hierdie materie bestaan, en die energie van die lading. Wanneer dieselfde lading 'n ander van dieselfde nader, sal die energie toeneem, anders sal dit afneem. Dit beteken natuurlik nie 'n verandering in materie nie. Gevolglik, vanuit hierdie posisie, is die kern van 'n atoom nie 'n bron van energie nie, maar eerder 'n oorblyfsel na sy vrystelling. Daar is dus 'n mate van teenstrydigheid.
Neutrone
Die Curies het, toe hulle met alfa-deeltjies berillium gebombardeer is, 'n paar onverstaanbare strale ontdek wat, wat teen die kern van 'n atoom bots, dit met groot krag afstoot. Hulle is egter in staat om deur 'n groot dikte van materie te gaan. Hierdie teenstrydigheid is opgelos deur die feit dat die gegewe deeltjie 'n neutrale elektriese lading het. Gevolglik is dit die neutron genoem. Danksy verdere navorsing het dit geblyk dat die massa van die neutron amper dieselfde is as dié van die proton. Oor die algemeen is die neutron en die proton ongelooflik soortgelyk. Met oorwegingUit hierdie ontdekking was dit beslis moontlik om vas te stel dat die samestelling van die kern van 'n atoom beide protone en neutrone insluit, en in gelyke hoeveelhede. Alles het geleidelik in plek geval. Die aantal protone is die atoomgetal. Atoomgewig is die som van die massas neutrone en protone. 'n Isotoop kan ook 'n element genoem word waarin die aantal neutrone en protone nie gelyk aan mekaar sal wees nie. Soos hierbo bespreek, in so 'n geval, alhoewel die element in wese dieselfde bly, kan die eienskappe daarvan aansienlik verander.
