Atom je najmanja čestica hemijski element zadržavajući sva svoja hemijska svojstva. Atom se sastoji od pozitivno nabijenog jezgra i negativno nabijenih elektrona. Naelektrisanje jezgra bilo kog hemijskog elementa je jednako proizvodu Z sa e, gde je Z redni broj ovog elementa u periodičnom sistemu hemijskih elemenata, e je vrednost elementarnog električnog naboja.
Elektron- ovo je najmanja čestica supstance sa negativnim električnim nabojem e=1,6·10 -19 kulona, uzeta kao elementarni električni naboj. Elektroni, koji rotiraju oko jezgra, nalaze se na elektronskim omotačima K, L, M itd. K je ljuska najbliža jezgru. Veličina atoma određena je veličinom njegove elektronske ljuske. Atom može izgubiti elektrone i postati pozitivan ion, ili dobiti elektrone i postati negativni ion. Naboj jona određuje broj izgubljenih ili dobijenih elektrona. Proces pretvaranja neutralnog atoma u nabijeni ion naziva se jonizacija.
atomsko jezgro(centralni dio atoma) sastoji se od elementarnih nuklearnih čestica - protona i neutrona. Poluprečnik jezgra je oko sto hiljada puta manji od poluprečnika atoma. Gustina atomsko jezgro izuzetno velika. Protoni- stabilno je elementarne čestice, koji ima jedinični pozitivni električni naboj i masu 1836 puta veću od mase elektrona. Proton je jezgro najlakšeg elementa, vodonika. Broj protona u jezgru je Z. Neutron je neutralna (bez električnog naboja) elementarna čestica čija je masa vrlo blizu masi protona. Budući da je masa jezgra zbir mase protona i neutrona, broj neutrona u jezgru atoma je A - Z, gdje je A maseni broj datog izotopa (vidi). Proton i neutron koji čine jezgro nazivaju se nukleoni. U jezgri, nukleoni su vezani posebnim nuklearnim silama.
Atomsko jezgro ima ogromnu zalihu energije, koja se oslobađa tokom nuklearnih reakcija. Nuklearne reakcije nastaju kada atomska jezgra stupaju u interakciju s elementarnim česticama ili s jezgrama drugih elemenata. Kao rezultat nuklearnih reakcija nastaju nova jezgra. Na primjer, neutron se može transformirati u proton. U ovom slučaju, beta čestica, odnosno elektron, se izbacuje iz jezgra.
Prijelaz u jezgru protona u neutron može se izvesti na dva načina: ili čestica čija je masa jednaka masi elektrona, ali s pozitivnim nabojem, nazvana pozitron (pozitronski raspad), emitira se iz jezgro, ili jezgro hvata jedan od elektrona iz najbliže K-ljuske (K-capture).
Ponekad formirana jezgra ima višak energije (u pobuđenom je stanju) i pretvara se u normalno stanje, oslobađa višak energije u obliku elektromagnetnog zračenja vrlo kratke talasne dužine -. Energija koja se oslobađa tokom nuklearnih reakcija praktično se koristi u raznim industrijama.
Atom (grč. atomos - nedjeljiv) je najmanja čestica hemijskog elementa koja ima svoja hemijska svojstva. Svaki element se sastoji od atoma određene vrste. Struktura atoma uključuje jezgro koje nosi pozitivan električni naboj i negativno nabijene elektrone (vidi), koji formiraju njegove elektronske ljuske. Vrijednost električnog naboja jezgra jednaka je Z-e, gdje je e elementarni električni naboj, jednak po veličini naboju elektrona (4,8 10 -10 e.-st. jedinica), a Z je atomski broj ovog elementa u periodičnom sistemu hemijskih elemenata (vidi .). Budući da je nejonizirani atom neutralan, broj elektrona uključenih u njega također je jednak Z. Sastav jezgra (vidi. Atomsko jezgro) uključuje nukleone, elementarne čestice čija je masa približno 1840 puta veća od mase atoma. elektron (jednako 9,1 10 - 28 g), protoni (vidi), pozitivno nabijeni i neutroni bez naboja (vidi). Broj nukleona u jezgru naziva se maseni broj i označava se slovom A. Broj protona u jezgru, jednak Z, određuje broj elektrona koji ulaze u atom, strukturu elektronske ljuske i hemikaliju svojstva atoma. Broj neutrona u jezgru je A-Z. Izotopi se nazivaju varijeteti istog elementa, čiji se atomi međusobno razlikuju po masenom broju A, ali imaju isti Z. Dakle, u jezgrima atoma različitih izotopa jednog elementa postoji drugačiji broj neutrona za isti broj protona. Prilikom označavanja izotopa, maseni broj A piše se na vrhu simbola elementa, a atomski broj na dnu; na primjer, izotopi kisika su označeni: 
Dimenzije atoma određene su dimenzijama elektronskih omotača i za sve Z su oko 10 -8 cm. Pošto je masa svih elektrona atoma nekoliko hiljada puta manja od mase jezgra, masa atom je proporcionalan masenom broju. Relativna masa atoma datog izotopa određena je u odnosu na masu atoma izotopa ugljika C 12, uzeta kao 12 jedinica, i naziva se izotopska masa. Ispostavilo se da je blizak masenom broju odgovarajućeg izotopa. Relativna težina atoma hemijskog elementa je prosječna (uzimajući u obzir relativnu količinu izotopa datog elementa) vrijednost izotopske težine i naziva se atomska težina (masa).
Atom je mikroskopski sistem, a njegova struktura i svojstva mogu se objasniti samo uz pomoć kvantne teorije, stvorene uglavnom 20-ih godina 20. vijeka i namijenjene da opiše fenomene na atomskoj skali. Eksperimenti su pokazali da mikročestice - elektroni, protoni, atomi itd. - osim korpuskularnih, imaju valna svojstva koja se manifestuju u difrakciji i interferenciji. U kvantnoj teoriji, određeno valno polje karakterizirano valovnom funkcijom (Ψ-funkcija) koristi se za opisivanje stanja mikro-objekata. Ova funkcija određuje vjerovatnoće mogućih stanja mikro-objekta, odnosno karakterizira potencijalne mogućnosti za ispoljavanje jednog ili drugog njegovog svojstva. Zakon varijacije funkcije Ψ u prostoru i vremenu (Schrödingerova jednadžba), koji omogućava pronalaženje ove funkcije, igra istu ulogu u kvantnoj teoriji kao i Newtonovi zakoni kretanja u klasičnoj mehanici. Rješenje Schrödingerove jednadžbe u mnogim slučajevima vodi do diskretnih moguća stanja sistemima. Tako se, na primjer, u slučaju atoma dobiva niz valnih funkcija za elektrone koje odgovaraju različitim (kvantiziranim) vrijednostima energije. Sistem energetskih nivoa atoma, izračunat metodama kvantne teorije, dobio je briljantnu potvrdu u spektroskopiji. Prijelaz atoma iz osnovnog stanja koje odgovara najnižem energetskom nivou E 0 u bilo koje od uzbuđena stanja E i nastaje kada se apsorbuje određeni dio energije E i - E 0. Pobuđeni atom prelazi u manje pobuđeno ili osnovno stanje, obično uz emisiju fotona. U ovom slučaju, energija fotona hv jednaka je razlici između energija atoma u dva stanja: hv= E i - E k gdje je h Plankova konstanta (6,62·10 -27 erg·sec), v frekvencija svetlosti.
Pored atomskih spektra, kvantna teorija je omogućila da se objasne i druga svojstva atoma. Konkretno, objašnjena je valencija, priroda hemijske veze i struktura molekula, stvorena je teorija periodični sistem elementi.
Uvod
Sadašnja teorija strukture atoma ne daje odgovor na mnoga pitanja koja se nameću tokom raznih praktičnih i eksperimentalni rad. Konkretno, fizička suština električnog otpora još nije utvrđena. Potraga za visokotemperaturnom supravodljivošću može biti uspješna samo ako se poznaje suština električnog otpora. Poznavajući strukturu atoma, može se razumjeti suština električnog otpora. Razmotrite strukturu atoma, uzimajući u obzir poznata svojstva naboja i magnetnih polja. Planetarni model atoma koji je predložio Rutherford najbliži je stvarnosti i odgovara eksperimentalnim podacima. Međutim, ovaj model odgovara samo atomu vodika.
PRVO POGLAVLJE
PROTON I ELEKTRON
1. VODIK
Vodik je najmanji od atoma, tako da njegov atom mora sadržavati stabilnu bazu i atoma vodika i ostalih atoma. Atom vodonika je proton i elektron, dok se elektron okreće oko protona. Vjeruje se da su naboji elektrona i protona jedinični naboji, odnosno minimalni. Ideju o elektronu kao vrtložnom prstenu promjenjivog radijusa uveo je VF Mitkevich (L. 1). Naknadni rad Wua i nekih drugih fizičara pokazao je da se elektron ponaša kao rotirajući vrtložni prsten, čiji je spin usmjeren duž ose njegovog kretanja, odnosno eksperimentalno je potvrđeno da je elektron vrtložni prsten. U mirovanju, elektron, rotirajući oko svoje ose, ne stvara magnetna polja. Samo kada se kreće, elektron formira magnetne linije sile.
Ako je naboj protona raspoređen po površini, tada će se, rotirajući zajedno s protonom, rotirati oko svoje vlastite ose. U ovom slučaju, poput elektrona, protonski naboj neće formirati magnetsko polje.
Eksperimentalno je utvrđeno da proton ima magnetno polje. Da bi proton imao magnetno polje, njegov naboj mora biti u obliku mrlje na njegovoj površini. U tom slučaju, kada se proton rotira, njegov naboj će se kretati u krug, odnosno imat će linearnu brzinu, koja je neophodna da bi se dobilo magnetsko polje protona.
Osim elektrona, postoji i pozitron, koji se od elektrona razlikuje samo po tome što je njegov naboj pozitivan, odnosno naboj pozitrona je jednak naboju protona i po znaku i po veličini. Drugim riječima, pozitivni naboj protona je pozitron, ali pozitron je antičestica elektrona i stoga je vrtložni prsten koji se ne može širiti po cijeloj površini protona. Dakle, naboj protona je pozitron.
Kada se elektron sa negativnim nabojem kreće, protonski pozitron pod dejstvom Kulombovih sila mora biti na površini protona na minimalnoj udaljenosti od elektrona (slika 1). Tako se formira par suprotnih naelektrisanja, međusobno povezanih maksimalnom Kulonovom silom. Upravo zato što je naboj protona pozitron, njegov je naboj jednak elektronu po apsolutnoj vrijednosti. Kada cjelokupni naboj protona stupi u interakciju s nabojem elektrona, tada ne postoji "dodatni" naboj protona, koji bi stvorio električne sile odbijanja između protona.
Kada se elektron kreće oko protona u smjeru prikazanom na sl. 1, pozitivni naboj se kreće sinkronizirano s njim zbog Kulonove sile. Pokretni naboji se formiraju oko njih samih magnetna polja(Sl. 1). U ovom slučaju, oko elektrona se formira magnetno polje u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, a oko pozitrona u smjeru kazaljke na satu. Kao rezultat, između naboja se formira ukupno polje od dva naboja, što sprečava "pad" elektrona na proton.
Na svim slikama, protoni i neutroni su prikazani kao sfere radi jednostavnosti. U stvari, oni bi trebali biti u obliku toroidnih vrtložnih formacija etra (L. 3).
Dakle, atom vodonika ima oblik prema sl. 2 a). Oblik magnetnog polja atoma odgovara magnetu u obliku torusa sa magnetizacijom duž ose rotacije naelektrisanja (Sl. 2 b).
Davne 1820. Ampere je otkrio interakciju struja - privlačenje paralelnih provodnika sa strujom koja teče u jednom smjeru. Kasnije je eksperimentalno utvrđeno da se istoimeni električni naboji, krećući se u jednom smjeru, međusobno privlače (L. 2).
Efekat štipanja takođe svedoči o tome da naboji treba da se približavaju jedno drugom, odnosno da se privlače. Efekt štipanja je efekat samokontrakcije pražnjenja, svojstvo kanala električne struje u kompresibilnom provodljivom mediju da smanjuje svoj poprečni presek pod uticajem sopstvenog magnetnog polja koje stvara sama struja (L. 4).
Jer struja- svako uređeno kretanje električnih naboja u prostoru, tada su putanje elektrona i pozitrona protona strujni kanali koji se mogu približiti jedni drugima pod utjecajem magnetskog polja koje stvaraju sami naboji.
Posljedično, kada se dva atoma vodika spoje u molekulu, naboji istog imena će se spojiti u parove i nastaviti rotirati u istom smjeru, ali već između protona, što će dovesti do ujedinjenja njihovih polja.
Konvergencija elektrona i protona događa se do trenutka kada odbojna sila sličnih naboja ne postane jednaka sili koja izvlači naboje iz dvostrukog magnetskog polja.
Na sl. 3 a), b) i u) prikazana je interakcija naboja elektrona i protona atoma vodika kada su spojeni u molekulu vodika.
Na sl. 4 prikazuje molekulu vodonika sa magnetnim linijama sile koje formiraju generatori polja dva atoma vodika. To jest, molekul vodonika ima jedan generator dvostrukog polja i ukupni magnetni fluks koji je 2 puta veći.
Ispitivali smo kako se vodonik spaja u molekulu, ali molekul vodonika ne reagira s drugim elementima čak ni kada se pomiješa s kisikom.
Sada razmotrimo kako je molekul vodonika podijeljen na atome (slika 5). Kada molekul vodonika stupi u interakciju sa elektromagnetni talas elektron dobija dodatnu energiju i to dovodi elektrone do orbitalnih putanja (slika 5. G).
Danas su poznati superprovodnici koji nemaju električni otpor. Ovi provodnici se sastoje od atoma i mogu biti supravodnici samo ako su njihovi atomi supravodnici, tj. i proton. Odavno je poznata levitacija superprovodnika nad permanentnim magnetom, zbog indukcije struje u njemu pomoću permanentnog magneta, čije je magnetsko polje usmjereno prema polju stalnog magneta. Kada se vanjsko polje ukloni iz supravodiča, struja u njemu nestaje. Interakcija protona s elektromagnetnim valom dovodi do toga da se na njihovim površinama induciraju vrtložne struje. S obzirom da se protoni nalaze jedan pored drugog, vrtložne struje usmjeravaju magnetska polja jedno prema drugom, što povećava struje i njihova polja sve dok se molekula vodonika ne raspadne na atome (slika 5. G).
Izlazak elektrona u orbitalne putanje i pojava struja koje razbijaju molekul se dešavaju istovremeno. Kada atomi vodika odlete jedan od drugog, vrtložne struje nestaju, a elektroni ostaju na orbitalnim putanjama.
Tako smo na osnovu poznatih fizičkih efekata dobili model atoma vodika. pri čemu:
1. Pozitivna i negativna naelektrisanja u atomu služe za dobijanje linija sile magnetnih polja, koje, kao što je poznato iz klasične fizike, nastaju samo kada se naelektrisanja kreću. Linije sile magnetnih polja određuju sve unutaratomske, međuatomske i molekularne veze.
2. Cijeli pozitivni naboj protona - pozitron - stupa u interakciju s nabojem elektrona, stvara maksimalnu Kulonovu silu privlačenja za elektron, a jednakost naboja u apsolutnoj vrijednosti isključuje proton da ima odbojne sile za susjedne protone .
3. U praksi, atom vodonika je proton-elektron magnetni generator (PEMG), koji radi samo kada su proton i elektron zajedno, tj. par proton-elektron uvijek mora biti zajedno.
4. Kada se formira molekul vodonika, elektroni uparuju i rotiraju zajedno između atoma, stvaraju zajedničko magnetsko polje koje ih održava u paru. Protonski pozitroni se takođe uparuju pod uticajem svojih magnetnih polja i privlače protone, formirajući molekul vodonika ili bilo koji drugi molekul. Upareni pozitivni naboji su glavna određujuća sila u molekularnom vezivanju, budući da su pozitroni direktno povezani s protonima i neodvojivi su od protona.
5. Molekularne veze svih elemenata nastaju na sličan način. Vezu atoma u molekule drugih elemenata obezbeđuju valentni protoni sa svojim elektronima, odnosno valentni elektroni učestvuju kako u povezivanju atoma u molekule tako i u raskidanju molekularnih veza. Dakle, svaka veza atoma u molekulu je obezbeđena jednim proton-elektron valentnim parom (VPPE) od svakog atoma po molekularnoj vezi. EPES se uvijek sastoji od protona i elektrona.
6. Kada je molekularna veza prekinuta vodeća uloga elektron se igra, jer, ulazeći u orbitalnu putanju oko svog protona, izvlači protonski pozitron iz para koji se nalazi između protona do “ekvatora” protona, osiguravajući na taj način pucanje molekularne veze.
7. Kada se formira molekul vodonika i molekuli drugih elemenata, formira se dvostruki PEMG.
Veličine i mase atoma su male. Poluprečnik atoma je 10 -10 m, a poluprečnik jezgra je 10 -15 m. Masa atoma se određuje tako što se masa jednog mola atoma elementa podeli sa brojem atoma u 1 molu. (N A = 6,02 10 23 mol -1). Masa atoma varira unutar 10 -27 ~ 10 -25 kg. Masa atoma se obično izražava u jedinicama atomske mase (a.m.u.). Za a.u.m. Usvojena je 1/12 mase atoma ugljikovog izotopa 12 C.
Glavne karakteristike atoma su naboj njegovog jezgra (Z) i maseni broj (A). Broj elektrona u atomu jednak je naboju njegovog jezgra. Svojstva atoma određuju naboj njihovih jezgara, broj elektrona i njihovo stanje u atomu.
Osnovna svojstva i struktura jezgra (teorija sastava atomskih jezgara)
1. Jezgra atoma svih elemenata (osim vodonika) sastoje se od protona i neutrona.
2. Broj protona u jezgru određuje vrijednost njegovog pozitivnog naboja (Z). Z- serijski broj hemijskog elementa u periodičnom sistemu Mendeljejeva.
3. Ukupan broj protona i neutrona je vrijednost njegove mase, jer je masa atoma uglavnom koncentrisana u jezgru (99,97% mase atoma). nuklearne čestice- protoni i neutroni - ujedinjeni su pod zajedničkim imenom nukleoni(od latinske riječi nucleus, što znači „jezgro“). Ukupan broj nukleona odgovara - masenom broju, tj. zaokruženo na najbliži cijeli broj, njegova atomska masa A.
jezgra sa istim Z, ali drugačije ALI pozvao izotopi. Jezgra, koja istovremeno ALI imaju drugačije Z, su pozvani izobare. Ukupno je poznato oko 300 stabilnih izotopa hemijskih elemenata i više od 2000 prirodnih i veštački dobijenih radioaktivnih izotopa.
4. Broj neutrona u jezgru N može se naći razlikom između masenog broja ( ALI) i serijski broj ( Z):
5. Karakterizira se veličina jezgra poluprečnik jezgra, što ima uslovno značenje zbog zamućenja granice jezgre.
Gustoća nuklearne tvari je reda veličine 10 17 kg/m 3 i konstantna je za sva jezgra. Uvelike premašuje gustinu najgušćih običnih tvari.
Teorija proton-neutrona omogućila je da se razriješe proturječnosti koje su se pojavile ranije u idejama o sastavu atomskih jezgri i njihovoj povezanosti s serijskim brojem i atomskom masom.
Energija vezivanja jezgra određena je količinom rada koji se mora obaviti da bi se jezgro podijelilo na sastavne nukleone, a da im se ne prenese kinetička energija. Iz zakona održanja energije slijedi da se ista energija treba osloboditi prilikom formiranja jezgra, koja se mora potrošiti na cijepanje jezgra na nukleone koji su mu sastavni. Energija nuklearnog vezivanja je razlika između energije svih slobodnih nukleona koji čine jezgro i njihove energije u jezgri.
Kada se jezgro formira, njegova masa se smanjuje: masa jezgra je manja od zbira masa njegovih nukleona. Smanjenje mase jezgra tokom njegovog formiranja objašnjava se oslobađanjem energije vezivanja. Ako a W sv je vrijednost energije oslobođene tokom formiranja jezgra, tada odgovarajuća masa Dm, jednaka
pozvao defekt mase i karakteriše smanjenje ukupne mase tokom formiranja jezgra iz njegovih sastavnih nukleona. Jedna jedinica atomske mase odgovara atomska jedinica energije(a.u.e.): a.u.e.=931,5016 MeV.
Specifična energija vezivanja jezgra w energija vezivanja po nukleonu se naziva: w sv= 
. Vrijednost w cw u prosjeku iznosi 8 MeV/nukleon. Kako se broj nukleona u jezgri povećava, specifična energija vezivanja se smanjuje.
Kriterijum stabilnosti atomskih jezgara je omjer između broja protona i neutrona u stabilnom jezgru za date izobare. ( ALI= const).
nuklearne snage
1. Nuklearna interakcija ukazuje da postoje posebne nuklearne snage, koji se ne može svesti ni na jednu od vrsta sila poznatih u klasična fizika(gravitacioni i elektromagnetni).
2. Nuklearne sile su sile kratkog dometa. Pojavljuju se samo na vrlo malim udaljenostima između nukleona u jezgru reda veličine 10-15 m. Dužina (1,5-2,2) 10-15 se naziva raspon nuklearnih sila.
3. Nuklearne sile otkrivaju naplatiti nezavisnost: privlačnost između dva nukleona je ista bez obzira na stanje naelektrisanja nukleona - protona ili nukleona. Nezavisnost naboja nuklearnih sila vidi se iz poređenja energija vezivanja u jezgra ogledala. Ovo je naziv jezgra, u kojem je isto ukupan broj nukleona, ali je broj protona u jednom jednak broju neutrona u drugom. Na primjer, jezgra helijuma 
teški vodonik tricijum - .
4. Nuklearne sile imaju svojstvo zasićenja, što se manifestuje u činjenici da nukleon u jezgru interaguje samo sa ograničenim brojem susjednih nukleona koji su mu najbliži. Zbog toga postoji linearna zavisnost energija vezivanja jezgara od njihovog masenog broja (A). Gotovo potpuno zasićenje nuklearnih sila postiže se u a-čestici, koja je vrlo stabilna formacija.
Radioaktivnost, g - zračenje, a i b - raspad
1.radioaktivnost naziva se transformacija nestabilnih izotopa jednog hemijskog elementa u izotope drugog elementa, praćena emisijom elementarnih čestica, jezgara ili tvrdih rendgenskih zraka. prirodna radioaktivnost naziva se radioaktivnost uočena u prirodnim nestabilnim izotopima. umjetna radioaktivnost naziva se radioaktivnost izotopa dobivenih kao rezultat nuklearnih reakcija.
2. Obično su sve vrste radioaktivnosti praćene emisijom gama zračenja – tvrdih, kratkotalasnih električnih talasa. Gama zračenje je glavni oblik smanjenja energije pobuđenih produkata radioaktivnih transformacija. Jezgro koje prolazi radioaktivno raspadanje naziva se majčinski; u nastajanju dijete jezgro se, po pravilu, pokaže pobuđenim, a njegov prelazak u osnovno stanje prati emisija g-fotona.
3. alfa raspad nazvano emisijom jezgara određenih hemijskih elemenata a – česticama. Alfa raspad je svojstvo teških jezgara sa masenim brojevima ALI>200 i osnovna punjenja Z>82. Unutar takvih jezgara formiraju se zasebne a-čestice od kojih se svaka sastoji od dva protona i dva neutrona, tj. formira se atom elementa koji je pomeren u tabeli periodnog sistema elemenata D.I. Mendeljejev (PSE) dvije ćelije lijevo od originalnog radioaktivnog elementa s masenim brojem manjim od 4 jedinice(Soddy-Faience pravilo): 
4. Termin beta raspad označava tri vrste nuklearnih transformacija: elektronski(b-) i pozitron(b+) raspada, a takođe elektronsko hvatanje.
b-raspad se javlja pretežno u jezgrima koji su relativno bogati neutronima. U ovom slučaju, jezgro neutrona se raspada na proton, elektron i antineutrino () s nultim nabojem i masom.
Tokom b-raspada, maseni broj izotopa se ne mijenja, jer je ukupan broj protona i neutrona očuvan, a naboj se povećava za 1. Dakle, atom rezultirajućeg hemijskog elementa je pomaknut PSE za jednu ćeliju udesno od originalnog elementa, a njegov maseni broj se ne mijenja(Soddy-Faience pravilo):
b+-raspad se javlja pretežno u relativno bogatim protonima jezgrima. U ovom slučaju, proton jezgra se raspada na neutron, pozitron i neutrino ().
.
Tokom b + - raspada, maseni broj izotopa se ne mijenja, jer je ukupan broj protona i neutrona očuvan, a naboj se smanjuje za 1. Dakle, atom rezultirajućeg hemijskog elementa je pomaknut PSE za jednu ćeliju ulijevo od originalnog elementa, a njegov maseni broj se ne mijenja(Soddy-Faience pravilo):
5. U slučaju hvatanja elektrona, transformacija se sastoji u nestanku jednog od elektrona u sloju najbližem jezgru. Proton, pretvarajući se u neutron, takoreći "hvata" elektron; odatle dolazi pojam "elektronsko hvatanje". Elektronsko hvatanje, za razliku od b±-hvatanja, je praćeno karakterističnom emisijom rendgenskih zraka.
6. b - raspad se dešava u prirodno radioaktivnim, kao i veštački radioaktivnim jezgrima; b+-raspad je tipičan samo za fenomen vještačke radioaktivnosti.
7. g-zračenje: kada je pobuđeno, jezgro atoma emituje elektromagnetno zračenje male talasne dužine i visoka frekvencija, koji ima veću krutost i moć prodiranja od rendgenskih zraka. Kao rezultat, energija jezgra se smanjuje, dok maseni broj i naboj jezgra ostaju nepromijenjeni. Stoga se transformacija kemijskog elementa u drugi ne opaža, a jezgro atoma prelazi u manje pobuđeno stanje.
Atom. Ideja strukture atoma. Elektroni, protoni, neutroni
Atom - elementarna čestica supstance (hemijski element), koja se sastoji od određenog skupa protona i neutrona (jezgra atoma) i elektrona.
Jezgro atoma sastoji se od protona (p+) i neutrona (n0).Broj protona N(p+) jednak nuklearnom naboju(Z) i redni broj elementa u prirodnom nizu elemenata (i u periodičnom sistemu elemenata). Zbir broja neutrona N(n0), koji se jednostavno označava slovom N, i broja protona Z naziva se maseni broj i označava se slovom A. Elektronski omotač atoma sastoji se od elektrona koji se kreću oko jezgra(e-). Broj elektrona N(e-) u elektronskoj ljusci neutralnog atoma je broj protona Z u svojoj srži.
Ideja modernog kvantnomehaničkog modela atoma. Karakterizacija stanja elektrona u atomu pomoću skupa kvantnih brojeva, njihova interpretacija i dozvoljene vrijednosti
Atom - mikrokosmos u kojem djeluju zakoni kvantne mehanike.
Talasni proces kretanja elektrona u atomu oko jezgra opisuje se pomoću valne funkcije psi (ψ), koja treba da ima tri parametra kvantizacije (3 stepena slobode).
fizičko značenje – trodimenzionalna amplituda el. talasi.
n je glavni kvantni broj, char. energičan. nivo u atomu.
l - strana (orbitalna c.h.) l = 0 ... n-1, karakteriše energetski. podnivoa u atomu i oblik atomske orbitale.
m l – magnetni c.ch.
ms je broj okretaja. Koristi Jer svaki elektron ima svoj impuls
Niz punjenja energetskih nivoa i podnivoa elektronima u višeelektronskim atomima. Paulijev princip. Gundovo pravilo. Princip minimalne energije.
itd. Gunda: punjenje se odvija uzastopno na način da je zbir spin brojeva (momenat kretanja) maksimalan.
Paulijev princip: ne mogu postojati 2 elektrona u atomu koji imaju sva 4 kvanta. Brojevi bi bili isti
Xn– maks. broj el. za energiju ur.
Počevši od 3. perioda, primećuje se efekat kašnjenja, što se objašnjava principom najmanje energije: formiranje elektronske ljuske atoma događa se na takav način da e-mail. zauzimaju energetski povoljan položaj, kada je energija vezivanja s jezgrom maksimalno moguća, a vlastita energija elektrona minimalno moguća.
itd. Klichevsky- energetski najkorisniji su oni glupi, u mački. zbir kvantnih brojeva n i l teži min.
Energija jonizacije i energija afiniteta elektrona. Priroda njihove promjene po periodima i grupama periodnog sistema d. I. Mendeljejeva. Metali i nemetali.
Energija jonizacije atoma- Energija potrebna da se elektron odvoji od nepobuđenog atoma naziva se prva energija ionizacije (potencijal).
afinitet prema elektronu- Energetski efekat vezivanja elektrona za neutralni atom naziva se afinitet elektrona (E).
Povećava se energija jonizacije u periodima od alkalnih metala do plemenitih gasova i smanjuje se u grupama od vrha do dna.
Za elemente glavnih podgrupa povećava se afinitet prema elektronima u periodima s lijeva na desno i smanjuje se u grupama od vrha do dna.
Elektronegativnost hemijskih elemenata. Priroda promjene elektronegativnosti po periodima i grupama periodnog sistema D. I. Mendeljejeva. Koncept stepena oksidacije.
Elektronegativnost- sposobnost atoma chem.el. privlače elektrone u vezu
Metode ocjenjivanja:
EO \u003d I + E (kJ / mol) - polovina zbroja energija ionizacije i afiniteta (prema Malikenu)
Pauling relativna skala
Koristeći skalu omjera e.o. i prihvatanje e.o. F= 4 u periodu sa povećanjem nuklearnog naboja e.o. povećati i zumiraj. sv.
U grupi je povećanje nuklearnog naboja praćeno smanjenjem e.o. i pojačanje ispunjeno. St. in
Oksidacijsko stanje (oksidacijski broj) je imaginarni naboj atoma elektronskog spoja, koji se određuje iz pretpostavke da se spoj sastoji od jona
S.o. jednostavne supstance =0
S.o kiseonik = -2 (osim peroksida H2O2(-1) i jedinjenja sa fluorom)
S.o. vodonik i alkalni metali = +1
Negative S.o. imaju samo nemeta i samo jednog
U bilo kojem jonu, algebarski zbir svih s.d. = naboj jona, au neutralnim molekulima = 0
Ako se hemijsko jedinjenje sastoji od meta i nemeta, onda met +, nemet -
Ako je hemijsko jedinjenje sastavljeno od 2, tada je negativan s.d. ima onaj sa mačkom > e.o.
Periodični zakon i periodični sistem elemenata D.I.Mendeljejeva. Periodi, grupe i podgrupe periodnog sistema. Veza periodnog sistema sa strukturom atoma. Elektronske porodice elemenata.
formulacija periodični zakon je:
"svojstva hemijskih elemenata (tj. svojstva i oblik jedinjenja koja oni formiraju) su u periodičnoj zavisnosti od naboja jezgra atoma hemijskih elemenata."
Periodični sistem Mendeljejeva sastoji se od 8 grupa i 7 perioda.
Vertikalne kolone tabele nazivaju se grupama. Elementi unutar svake grupe imaju slična hemijska i fizička svojstva. To se objašnjava činjenicom da elementi jedne grupe imaju slične elektronske konfiguracije vanjskog sloja, broj elektrona na kojem je jednak broju grupe. Gde Grupa je podijeljena na glavne i sekundarne podgrupe.
To Main podgrupe uključuju elemente čiji se valentni elektroni nalaze na vanjskim ns- i np-podnivoima. Nuspojave podgrupe uključuju elemente čiji se valentni elektroni nalaze na vanjskom ns-podnivou i unutrašnjem (n - 1) d-podnivou (ili (n-2) f-podnivou).
Svi elementi u periodnom sistemu, u zavisnosti od toga koji podnivo(s-, p-, d- ili f-) su valentni elektroni klasifikovani na: s-elemente (elemente glavne podgrupe I i II grupe), p-elemente (elemente glavne podgrupe III - Grupa VII), d- elementi (elementi bočnih podgrupa), f- elementi (lantanidi, aktinidi).
Horizontalni redovi tabele nazivaju se periodima.. Elementi u periodima se razlikuju jedni od drugih, ali im je zajedničko to što su posljednji elektroni na istom energetskom nivou (glavni kvantni broj n je isti).
Naziv "atom" sa grčkog je preveden kao "nedjeljiv". Sve oko nas - čvrste materije, tečnosti i vazduh - izgrađeno je od milijardi ovih čestica.
Pojava verzije o atomu
Po prvi put, atomi su postali poznati u 5. veku pre nove ere, kada je grčki filozof Demokrit sugerisao da se materija sastoji od pokretnih sitnih čestica. Ali tada nije bilo moguće provjeriti verziju njihovog postojanja. I iako niko nije mogao da vidi ove čestice, o toj ideji se raspravljalo, jer su naučnici jedino mogli da objasne procese koji se dešavaju u stvarnom svetu. Stoga su vjerovali u postojanje mikročestica mnogo prije vremena kada su mogli dokazati ovu činjenicu.
Tek u 19. veku počeli su da se analiziraju kao najmanji sastojci hemijskih elemenata, koji imaju specifična svojstva atoma - sposobnost da ulaze u jedinjenja sa drugima u strogo propisanoj količini. Početkom 20. vijeka vjerovalo se da su atomi najmanje čestice materije, sve dok nije dokazano da su sastavljeni od još manjih jedinica.
Od čega se sastoji hemijski element?
Atom hemijskog elementa je mikroskopski građevni blok materije. Definirajuća karakteristika ove mikročestice bila je molekularne mase atom. Tek je otkriće Mendeljejevljevog periodičnog zakona potvrdilo da su njihovi tipovi različiti oblici jedne materije. Toliko su male da se ne mogu vidjeti običnim mikroskopima, već samo onim najmoćnijim. elektronskih uređaja. Za poređenje, dlaka na ljudskoj ruci je milion puta šira.
Elektronska struktura atoma ima jezgro koje se sastoji od neutrona i protona, kao i elektrona, koji se vrte oko centra u stalnim orbitama, poput planeta oko svojih zvijezda. Sve ih zajedno drži elektromagnetna sila, jedna od četiri glavne sile u svemiru. Neutroni su čestice neutralnog naboja, protoni su obdareni pozitivnim, a elektroni negativnim. Potonji privlače pozitivno nabijeni protoni, pa imaju tendenciju da ostanu u orbiti.
Struktura atoma
U centralnom dijelu nalazi se jezgro koje ispunjava minimalni dio cijelog atoma. Ali studije pokazuju da se u njemu nalazi gotovo cijela masa (99,9%). Svaki atom sadrži protone, neutrone, elektrone. Broj rotirajućih elektrona u njemu jednak je pozitivnom centralnom naboju. Čestice sa istim nuklearnim nabojem Z, ali različitom atomskom masom A i brojem neutrona u jezgri N nazivaju se izotopi, a sa istim A i različitim Z i N - izobare. Elektron je najmanja čestica materije sa negativnim električnim nabojem e=1,6·10-19 kulona. Naboj jona određuje broj izgubljenih ili dobijenih elektrona. Proces metamorfoze neutralnog atoma u nabijeni ion naziva se jonizacija.
Nova verzija modela atoma
Fizičari su do danas otkrili mnoge druge elementarne čestice. Elektronska struktura atoma ima novu verziju.
Vjeruje se da se protoni i neutroni, ma koliko mali bili, sastoje od najmanjih čestica zvanih kvarkovi. Oni predstavljaju novi model za konstrukciju atoma. Kao što su naučnici nekada prikupljali dokaze za postojanje prethodnog modela, tako danas pokušavaju da dokažu postojanje kvarkova.
RTM - uređaj budućnosti
Savremeni naučnici mogu da vide atomske čestice supstance na kompjuterskom monitoru, kao i da ih pomeraju po površini pomoću specijalnog alata koji se zove skenirajući tunelski mikroskop (RTM).
to kompjuterizovano alat sa vrhom koji se vrlo lagano kreće blizu površine materijala. Kako se vrh pomiče, elektroni se kreću kroz jaz između vrha i površine. Iako materijal izgleda savršeno glatko, zapravo je neravnomjeran na atomskom nivou. Kompjuter pravi mapu površine materije, stvarajući sliku njenih čestica, i tako naučnici mogu da vide svojstva atoma.
radioaktivne čestice
Negativno nabijeni joni kruže oko jezgra na dovoljno velikoj udaljenosti. Struktura atoma je takva da je u cjelini zaista neutralan i nema električni naboj, jer su sve njegove čestice (protoni, neutroni, elektroni) u ravnoteži.
Radioaktivni atom je element koji se lako može razdvojiti. Njegov centar se sastoji od mnogih protona i neutrona. Jedini izuzetak je dijagram atoma vodika, koji ima jedan jedini proton. Jezgro je okruženo oblakom elektrona, njihova privlačnost ih tjera da rotiraju oko centra. Protoni sa istim nabojem se međusobno odbijaju.
Ovo nije problem za većinu malih čestica koje imaju više od jedne. Ali neki od njih su nestabilni, posebno veliki kao što je uranijum, koji ima 92 protona. Ponekad njegov centar ne može izdržati takvo opterećenje. Nazivaju se radioaktivnim jer emituju nekoliko čestica iz svog jezgra. Nakon što se nestabilno jezgro oslobodi protona, preostali protoni formiraju novu kćer. Može biti stabilan ovisno o broju protona u novom jezgru, ili se može dalje dijeliti. Ovaj proces se nastavlja sve dok ne ostane stabilno dijete nukleus.
svojstva atoma
Fizička i hemijska svojstva atoma prirodno se mijenjaju od jednog elementa do drugog. Oni su definisani sledećim glavnim parametrima.
Atomska masa. Budući da glavno mjesto mikročestica zauzimaju protoni i neutroni, njihov zbir određuje broj koji se izražava u jedinicama atomske mase (amu) Formula: A = Z + N.
atomski radijus. Radijus zavisi od lokacije elementa u sistemu Mendeljejeva, hemijske veze, broja susednih atoma i kvantnomehaničkog dejstva. Radijus jezgra je sto hiljada puta manji od poluprečnika samog elementa. Struktura atoma može izgubiti elektrone i postati pozitivan ion, ili dodati elektrone i postati negativni ion.
Kod Mendeljejeva svaki hemijski element zauzima mesto koje mu je dodeljeno. U tabeli, veličina atoma se povećava kako se krećete odozgo prema dolje i smanjuje se kako se krećete s lijeva na desno. Od toga, najmanji element je helijum, a najveći cezijum.
Valence. Vanjska elektronska ljuska atoma naziva se valentna ljuska, a elektroni u njoj dobili su odgovarajući naziv - valentni elektroni. Njihov broj određuje kako je atom povezan sa ostalima pomoću hemijske veze. Metodom stvaranja posljednjih mikročestica pokušavaju ispuniti svoje vanjske valentne ljuske.
Gravitacija, privlačnost je sila koja drži planete u orbiti, zbog nje predmeti oslobođeni iz ruku padaju na pod. Osoba više primjećuje gravitaciju, ali je elektromagnetno djelovanje višestruko snažnije. Sila koja privlači (ili odbija) nabijene čestice u atomu je 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 puta snažnija od gravitacije u atomu. Ali u centru jezgra ima još više moćna sila, sposoban da drži protone i neutrone zajedno.
Reakcije u jezgrima stvaraju energiju kao u nuklearnim reaktorima gdje se atomi dijele. Što je element teži, to su njegovi atomi izgrađeni od više čestica. Ako zbrojite ukupno protona i neutrona u elementu, saznajemo njegovu masu. Na primjer, Uran, najteži element koji se nalazi u prirodi, ima atomska masa 235 ili 238.
Podjela atoma na nivoe
Atom je količina prostora oko jezgra gdje se elektron kreće. Ukupno ima 7 orbitala, što odgovara broju perioda u periodnom sistemu. Što je lokacija elektrona udaljenija od jezgre, to ima značajniju rezervu energije. Broj perioda označava broj oko njegovog jezgra. Na primjer, kalijum je element 4. perioda, što znači da ima 4 energetska nivoa atoma. Broj hemijskog elementa odgovara njegovom naboju i broju elektrona oko jezgra.
Atom - izvor energije
Vjerovatno najpoznatiju naučnu formulu otkrio je njemački fizičar Ajnštajn. Ona tvrdi da masa nije ništa drugo do oblik energije. Na osnovu ove teorije moguće je pretvoriti materiju u energiju i po formuli izračunati koliko se može dobiti. Prvi praktični rezultat ove transformacije bile su atomske bombe, koje su prvo testirane u pustinji Los Alamos (SAD), a zatim eksplodirale nad japanskim gradovima. I mada tek sedmi dio eksplozivno pretvorena u energiju, razorna moć atomske bombe je bila strašna.
Da bi jezgro oslobodilo svoju energiju, mora se srušiti. Da bismo ga razdvojili, potrebno je djelovati neutronom izvana. Tada se jezgro raspada na dva druga, lakša, istovremeno osiguravajući ogromno oslobađanje energije. Raspad dovodi do oslobađanja drugih neutrona i oni nastavljaju da cijepaju druga jezgra. Proces se pretvara u lančana reakcija, što rezultira velika količina energije.
Za i protiv upotrebe nuklearne reakcije u naše vrijeme
Destruktivnu silu, koja se oslobađa tokom transformacije materije, čovečanstvo pokušava da ukroti nuklearne elektrane. Ovdje se nuklearna reakcija ne odvija u obliku eksplozije, već kao postupno oslobađanje topline.
Proizvodnja atomska energija ima svoje prednosti i nedostatke. Prema naučnicima, kako bi održali našu civilizaciju visoki nivo, potrebno je koristiti ovaj ogroman izvor energije. Ali isto tako treba uzeti u obzir da čak i većina savremeni razvoj ne može garantovati potpunu sigurnost nuklearne elektrane. Osim toga, energija dobijena tokom procesa proizvodnje, ako nije pravilno uskladištena, može uticati na naše potomke desetinama hiljada godina.
Nakon nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil, svi više ljudi smatra da je proizvodnja atomske energije vrlo opasna za čovječanstvo. Jedina sigurna elektrana ove vrste je Sunce sa svojom ogromnom nuklearnom energijom. Naučnici razvijaju sve vrste modela solarnih ćelija, a možda će u bliskoj budućnosti čovječanstvo moći sebi osigurati sigurnu atomsku energiju.
Učitavanje...