Skład jądra atomu. Jądro atomu

Pytania "Z czego składa się materia?"" Jaka jest natura materii? "Zawsze zajmował ludzkość. Od czasów starożytnych filozofowie i naukowcy szukali odpowiedzi na te pytania, tworząc zarówno realistyczne, jak i absolutnie niesamowite i fantastyczne teorie i hipotezy. Jednak dosłownie sto lat temu ludzkość doszła do rozwiązania tej tajemnicy tak blisko, jak to możliwe, odsłaniając atomową strukturę materii. Ale jaka jest budowa jądra atomu? O co w tym wszystkim chodzi?

Od teorii do rzeczywistości

Na początku XX wieku struktura atomowaprzestała być tylko hipotezą, ale stała się faktem absolutnym. Okazało się, że skład jądra atomu jest bardzo skomplikowaną koncepcją. Obejmuje ładunki elektryczne. Ale powstało pytanie: skład atomu i jądro atomowe zawierają inną liczbę tych ładunków, czy nie?

Model planetarny

Początkowo wyobrażał sobie, że atom został zbudowany bardzopodobny do naszego układu słonecznego. Szybko jednak okazało się, że taka reprezentacja nie jest całkowicie prawdziwa. Problem czysto mechanicznego przeniesienia astronomicznej skali obrazu do obszaru zajmującego miliony części milimetra pociąga za sobą znaczną i dramatyczną zmianę właściwości i jakości zjawisk. Główna różnica polegała na znacznie sztywniejszych prawach i regułach, na których zbudowano atom.

Wady modelu planetarnego

Po pierwsze, od atomów tego samego rodzaju i pierwiastkaParametry i właściwości muszą być dokładnie takie same, a orbity elektronów atomów muszą być takie same. Jednak prawa ruchu ciał niebieskich nie były w stanie udzielić odpowiedzi na te pytania. Druga sprzeczność jest to, że ruch elektronu w jego orbicie, jeśli stosujemy je dobrze zbadanych praw fizycznych musi towarzyszyć stałe uwalnianie energii. W wyniku tego procesu może prowadzić do zubożenia elektron, który ostatecznie zatuhnul nawet spadła do rdzenia.

Struktura falowa matkii

W 1924 roku młody arystokrata Louis de Brogliewysunął ideę, która zmieniła poglądy społeczności naukowej na takie zagadnienia, jak budowa atomu, skład jąder atomowych. Idea była taka, że ​​elektron nie jest tylko ruchomą kulą, która obraca się wokół jądra. Jest to substancja rozmyta, poruszająca się zgodnie z prawami przypominającymi propagację fal w przestrzeni. Całkiem szybko ta idea rozszerzyła się na ruch dowolnego ciała jako całości, tłumacząc, że dostrzegamy tylko jedną stronę tego ruchu, ale ta druga w rzeczywistości się nie manifestuje. Widzimy propagację fali i nie zauważamy ruchu cząstki lub odwrotnie. W rzeczywistości obie strony ruchu zawsze istnieją, a obrót elektronu wzdłuż orbity jest nie tylko przesunięciem samego ładunku, ale także propagacją fal. Podejście to zasadniczo różni się od przyjętego wcześniej modelu planetarnego.

Podstawa podstawowa

Jądro atomu jest centrum.Wokół niego i obracaj elektrony. Własności jądra są określone przez wszystko inne. Mówienie o takiej koncepcji, jak skład jądra atomu, jest konieczne od najważniejszego momentu - od ładunku. Pewna liczba elektronów jest obserwowana w składzie atomu, który ma ujemny ładunek. Jądro ma ładunek dodatni. Na tej podstawie możemy wyciągnąć pewne wnioski:

1. Jądro jest naładowaną cząstką.
2. Wokół jądra znajduje się pulsująca atmosfera tworzona przez ładunki.
3. To jądro i jego cechy określają liczbę elektronów w atomie.

Właściwości jądra

Miedź, szkło, żelazo, drewno mają to samoelektrony. Atom może stracić parę elektronów, a nawet wszystkich. Jeśli jądro pozostaje naładowane dodatnio, może pobrać odpowiednią ilość ujemnie naładowanych cząsteczek z innych ciał, co pozwoli jej przetrwać. Jeśli atom traci pewną liczbę elektronów, ładunek dodatni jądra będzie większy niż pozostałe ładunki ujemne. W takim przypadku cały atom uzyska nadmiar ładunku i można go nazwać jonem dodatnim. W niektórych przypadkach atom może przyciągać więcej elektronów, a następnie staje się naładowany ujemnie. W związku z tym można go nazwać jonem ujemnym.

Ile waży atom??

Masa atomu jest określana głównie przez jądro. Elektrony, które są częścią atomu i jądra atomowego, ważą mniej niż jedną tysięczną całkowitej masy.Ponieważ masa jest uważana za miarę rezerwy energetycznej, którą posiada substancja, fakt ten jest uważany za niezwykle ważny w badaniu takiego zagadnienia, jak skład jądra atomu.

Radioaktywność

Najtrudniejsze pytania pojawiły się po odkryciuPromienie X. Elementy promieniotwórcze emitują fale alfa, beta i gamma. Ale takie promieniowanie musi mieć źródło. Rutherford w 1902 r. Wykazał, że takim źródłem jest sam atom, a raczej jądro. Z drugiej strony, radioaktywność to nie tylko emisja promieni, ale także translacja jednego elementu do drugiego, z zupełnie nowymi właściwościami chemicznymi i fizycznymi. Oznacza to, że radioaktywność jest zmianą w jądrze.

Co wiemy o strukturze nuklearnej?

Prawie sto lat temu fizyk Prout wysunął pomysłFakt, że pierwiastki w układzie okresowym nie są niespójnymi postaciami, ale są kombinacjami atomów wodoru. Dlatego można oczekiwać, że zarówno ładunki, jak i masy jąder będą wyrażane w kategoriach całkowitych i wielokrotnych ładunków samego wodoru. Jednak nie jest to całkowicie prawdą. Studiując właściwości jąder atomowych za pomocą pól elektromagnetycznych, fizyk Aston ustalił, że pierwiastki, których waga atomowa nie była integralna i wielokrotna, w rzeczywistości - połączenie różnych atomów, a nie jednej substancji. We wszystkich przypadkach, gdy waga atomowa nie jest liczbą całkowitą, obserwujemy mieszaninę różnych izotopów. Co to jest? Jeśli mówimy o składzie jądra atomu, izotopy są atomami o identycznych ładunkach, ale o różnych masach.

Einstein i jądro atomu

Teoria względności mówi, że masa jestNie jest miarą, za pomocą której określa się ilość materii, ale miarą energii, która ma znaczenie. W związku z tym materia może być mierzona nie masą, ale ładunkiem, który to czyni, oraz energią ładowania. Kiedy ten sam ładunek zbliży się do tego samego, energia wzrośnie, w przeciwnym przypadku - spadnie. To oczywiście nie oznacza zmiany w materii. Odpowiednio, z tej pozycji jądro atomu nie jest źródłem energii, ale raczej pozostałością po jej uwolnieniu. Stąd istnieje pewna sprzeczność.

Neutrony

Para Curie w bombardowaniu cząstkami alfaBeryl odkrył pewne niezrozumiałe promienie, które zderzając się z jądrem atomu, odsuwają je z wielką siłą. Jednak są w stanie przejść przez dużą grubość materii. Ta sprzeczność została rozwiązana przez fakt, że dana cząstka okazała się mieć neutralny ładunek elektryczny. W związku z tym został nazwany neutronem. Dzięki dalszym badaniom okazało się, że masa neutronu jest prawie taka sama jak masa protonu. Ogólnie rzecz biorąc, neutron i proton są niesamowicie podobne. Biorąc pod uwagę to odkrycie, zdecydowanie można było ustalić, że proton i neutrony wchodzą do jądra atomowego iw równych ilościach. Wszystko stopniowo zaczęło się układać. Liczba protonów to liczba atomowa. Masa atomowa jest sumą mas neutronów i protonów. Izotop może być również nazywany elementem, w którym liczba neutronów i protonów nie będzie równa. Jak już wspomniano powyżej, w tym przypadku, chociaż element pozostaje w rzeczywistości taki sam, jego właściwości mogą się znacznie zmienić.