Un atome est la plus petite particule d'un élément chimique qui conserve toutes ses propriétés chimiques. Un atome est constitué d'un noyau, qui a une charge électrique positive, et d'électrons chargés négativement. La charge du noyau de tout élément chimique est égale au produit de Z par e, où Z est le nombre ordinal de l'élément donné dans le tableau périodique des éléments chimiques, et e est la valeur de la charge électrique élémentaire.
Électron est la plus petite particule de matière de charge électrique négative e = 1,6 · 10 -19 coulomb, prise comme charge électrique élémentaire. Les électrons, en rotation autour du noyau, sont situés sur les couches électroniques K, L, M, etc. K est la couche la plus proche du noyau. La taille d'un atome est déterminée par la taille de sa couche électronique. Un atome peut perdre des électrons et devenir un ion positif, ou attacher des électrons et devenir un ion négatif. La charge d'un ion détermine le nombre d'électrons perdus ou attachés. Le processus de conversion d'un atome neutre en un ion chargé est appelé ionisation.
Noyau atomique(la partie centrale de l'atome) se compose de particules nucléaires élémentaires - protons et neutrons. Le rayon du noyau est environ cent mille fois plus petit que le rayon de l'atome. La densité du noyau atomique est extrêmement élevée. protons- Ce sont des particules élémentaires stables avec une seule charge électrique positive et une masse 1836 fois supérieure à la masse d'un électron. Le proton est le noyau de l'élément le plus léger, l'hydrogène. Le nombre de protons dans le noyau est Z. Neutron est une particule élémentaire neutre (n'ayant pas de charge électrique) avec une masse très proche de la masse d'un proton. Puisque la masse du noyau est la somme de la masse des protons et des neutrons, le nombre de neutrons dans le noyau d'un atome est égal à A - Z, où A est le nombre de masse d'un isotope donné (voir). Le proton et le neutron qui composent le noyau sont appelés nucléons. Dans le noyau, les nucléons sont liés par des forces nucléaires spéciales.
Le noyau atomique contient une énorme quantité d'énergie qui est libérée lors des réactions nucléaires. Les réactions nucléaires se produisent lorsque les noyaux atomiques interagissent avec des particules élémentaires ou avec les noyaux d'autres éléments. À la suite de réactions nucléaires, de nouveaux noyaux se forment. Par exemple, un neutron peut se transformer en proton. Dans ce cas, une particule bêta, c'est-à-dire un électron, est éjectée du noyau.
La transition dans le noyau d'un proton à un neutron peut s'effectuer de deux manières : soit une particule de masse égale à la masse d'un électron, mais de charge positive, appelée positon (désintégration du positon), est émise par le noyau, ou le noyau capture l'un des électrons de la couche K la plus proche (K - capture).
Parfois, le noyau formé a un excès d'énergie (il est dans un état excité) et, passant dans un état normal, libère un excès d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique à très courte longueur d'onde -. L'énergie libérée lors des réactions nucléaires est pratiquement utilisée dans diverses industries.
Un atome (en grec atomos - indivisible) est la plus petite particule d'un élément chimique qui possède ses propriétés chimiques. Chaque élément est composé d'atomes d'un certain type. La composition de l'atome comprend un noyau portant une charge électrique positive et des électrons chargés négativement (voir), qui forment ses couches d'électrons. L'amplitude de la charge électrique du noyau est Ze, où e est une charge électrique élémentaire égale en amplitude à la charge d'un électron (4,8 · 10 -10 el. Unités), et Z est le numéro atomique d'un élément donné dans le système périodique des éléments chimiques (voir .). Puisqu'un atome non syndiqué est neutre, le nombre d'électrons qu'il contient est également égal à Z. La composition du noyau (voir Nucleus atomic) comprend des nucléons, particules élémentaires d'une masse environ 1840 fois supérieure à la masse d'un électron (égale à 9,1 10 - 28 g), des protons (voir), chargés positivement, et des neutrons non chargés (voir). Le nombre de nucléons dans le noyau est appelé le nombre de masse et est désigné par la lettre A. Le nombre de protons dans le noyau, égal à Z, détermine le nombre d'électrons entrant dans l'atome, la structure des couches d'électrons et le produit chimique propriétés de l'atome. Le nombre de neutrons dans le noyau est égal à A-Z. Les isotopes sont des variétés du même élément, dont les atomes diffèrent les uns des autres par le nombre de masse A, mais ont le même Z. Ainsi, dans les noyaux d'atomes d'isotopes différents d'un élément, il existe différents nombres de neutrons ayant le même nombre de protons. Lors de la désignation des isotopes, le nombre de masse A est écrit au-dessus du symbole de l'élément et le numéro atomique est en dessous ; par exemple, les isotopes de l'oxygène sont désignés : 
Les dimensions d'un atome sont déterminées par la taille des couches d'électrons et pour tout Z sont de l'ordre de 10 -8 cm. Puisque la masse de tous les électrons d'un atome est plusieurs milliers de fois inférieure à la masse du noyau, le la masse d'un atome est proportionnelle au nombre de masse. La masse relative d'un atome d'un isotope donné est déterminée par rapport à la masse d'un atome de l'isotope du carbone C 12, pris en 12 unités, et s'appelle la masse isotopique. Il s'avère être proche du nombre de masse de l'isotope correspondant. Le poids relatif d'un atome d'un élément chimique est la valeur moyenne (en tenant compte de l'abondance relative des isotopes d'un élément donné) du poids isotopique et est appelé poids atomique (masse).
Un atome est un système microscopique, et sa structure et ses propriétés ne peuvent être expliquées qu'à l'aide de la théorie quantique, créée principalement dans les années 20 du 20e siècle et destinée à décrire des phénomènes à l'échelle atomique. Des expériences ont montré que les microparticules - électrons, protons, atomes, etc., en dehors des corpusculaires, ont des propriétés ondulatoires qui se manifestent par la diffraction et l'interférence. En théorie quantique, pour décrire l'état des micro-objets, un certain champ d'onde est utilisé, caractérisé par une fonction d'onde (fonction Ψ). Cette fonction détermine les probabilités d'états possibles d'un micro-objet, c'est-à-dire qu'elle caractérise le potentiel de manifestation de l'une ou l'autre de ses propriétés. La loi de variation de la fonction dans l'espace et le temps (équation de Schrödinger), qui permet de retrouver cette fonction, joue le même rôle en théorie quantique que les lois du mouvement de Newton en mécanique classique. La solution de l'équation de Schrödinger conduit dans de nombreux cas à des états possibles discrets du système. Ainsi, par exemple, dans le cas d'un atome, un certain nombre de fonctions d'onde pour les électrons sont obtenues, correspondant à différentes valeurs (quantifiées) d'énergie. Le système des niveaux d'énergie de l'atome, calculé par les méthodes de la théorie quantique, a reçu une brillante confirmation en spectroscopie. La transition d'un atome de l'état fondamental correspondant au niveau d'énergie le plus bas E 0 à l'un des états excités E i se produit lorsqu'une certaine partie de l'énergie E i - E 0 est absorbée. Un atome excité passe dans un état moins excité ou fondamental, généralement avec l'émission d'un photon. Dans ce cas, l'énergie du photon hv est égale à la différence entre les énergies de l'atome dans deux états : hv = E i - E k où h est la constante de Planck (6,62 · 10 -27 erg · sec), v est la fréquence de la lumière.
En plus des spectres atomiques, la théorie quantique a permis d'expliquer d'autres propriétés des atomes. En particulier, la valence, la nature de la liaison chimique et la structure des molécules ont été expliquées, la théorie du tableau périodique des éléments a été créée.
introduction
La théorie actuelle de la structure de l'atome n'apporte pas de réponse à de nombreuses questions qui se posent au cours de divers travaux pratiques et expérimentaux. En particulier, la nature physique de la résistance électrique n'a pas encore été déterminée. La recherche de la supraconductivité à haute température ne peut réussir que si vous connaissez l'essence de la résistance électrique. Connaissant la structure de l'atome, vous pouvez comprendre l'essence de la résistance électrique. Considérez la structure de l'atome, en tenant compte des propriétés connues des charges et des champs magnétiques. Le modèle planétaire de l'atome proposé par Rutherford est le plus proche de la réalité et correspond aux données expérimentales. Cependant, ce modèle ne correspond qu'à l'atome d'hydrogène.
CHAPITRE UN
PROTON ET ÉLECTRON
1. HYDROGÈNE
L'hydrogène est le plus petit des atomes, son atome doit donc contenir une base stable à la fois pour l'atome d'hydrogène et pour le reste des atomes. L'atome d'hydrogène est un proton et un électron, tandis que l'électron tourne autour du proton. On pense que les charges d'un électron et d'un proton sont des charges unitaires, c'est-à-dire minimes. Le concept de l'électron comme un anneau tourbillonnaire à rayon variable a été introduit par V.F.Mitkevich (L. 1). Des travaux ultérieurs de Wu et d'autres physiciens ont montré que l'électron se comporte comme un anneau de vortex en rotation, dont le spin est dirigé le long de l'axe de son mouvement, c'est-à-dire que le fait que l'électron est un anneau de vortex a été confirmé expérimentalement. Au repos, l'électron, en rotation autour de son axe, ne crée pas de champs magnétiques. Ce n'est qu'en se déplaçant que l'électron forme des lignes de force magnétiques.
Si la charge d'un proton est répartie sur la surface, alors, en tournant avec le proton, il tournera uniquement autour de son propre axe. Dans ce cas, comme un électron, la charge du proton ne formera pas de champ magnétique.
Il a été établi expérimentalement que le proton a un champ magnétique. Pour qu'un proton ait un champ magnétique, sa charge doit être sous la forme d'une tache à sa surface. Dans ce cas, lorsque le proton tourne, sa charge se déplacera en cercle, c'est-à-dire qu'elle aura une vitesse linéaire, ce qui est nécessaire pour obtenir le champ magnétique du proton.
En plus de l'électron, il existe également un positron, qui ne diffère d'un électron que par le fait que sa charge est positive, c'est-à-dire que la charge du positon est égale à la charge du proton à la fois en signe et en amplitude. En d'autres termes, la charge positive d'un proton est un positron, mais un positron est une antiparticule d'un électron et, par conséquent, un anneau tourbillonnaire qui ne peut pas s'étendre sur toute la surface d'un proton. Ainsi, la charge d'un proton est un positon.
Lorsqu'un électron de charge négative se déplace, le positon du proton sous l'action des forces de Coulomb doit se trouver à la surface du proton à une distance minimale de l'électron (Fig. 1). Ainsi, une paire de charges opposées est formée, reliées entre elles par la force coulombienne maximale. Précisément parce que la charge d'un proton est un positon, sa charge est égale à un électron en valeur absolue. Lorsque toute la charge du proton interagit avec la charge de l'électron, alors il n'y a pas de charge "supplémentaire" du proton, ce qui créerait des forces électriques répulsives entre les protons.
Lorsqu'un électron se déplace autour d'un proton dans la direction indiquée sur la Fig. 1, la charge positive se déplace de manière synchrone avec elle en raison de la force de Coulomb. Les charges en mouvement forment des champs magnétiques autour d'elles (Fig. 1). Dans ce cas, un champ magnétique dans le sens inverse des aiguilles d'une montre se forme autour de l'électron et un champ magnétique dans le sens des aiguilles d'une montre autour du positon. En conséquence, un champ total de deux charges se forme entre les charges, ce qui empêche un électron de tomber sur un proton.
Dans toutes les figures, les protons et les neutrons sont représentés par des boules pour plus de simplicité. En réalité, ils devraient se présenter sous la forme de formations tourbillonnaires toroïdales de l'éther (L. 3).
Ainsi, l'atome d'hydrogène a la forme selon la Fig. 2 une). La forme du champ magnétique au niveau de l'atome correspond à un aimant toroïdal à aimantation suivant l'axe de rotation des charges (Fig. 2 b).
En 1820, Ampere a découvert l'interaction des courants - l'attraction de conducteurs parallèles avec un courant circulant dans une direction. Plus tard, il a été déterminé expérimentalement que les charges électriques du même nom, se déplaçant dans une direction, sont attirées les unes vers les autres (L. 2).
Le fait que les charges doivent se rapprocher, c'est-à-dire s'attirer, est également mis en évidence par l'effet de pincement. L'effet de pincement est l'effet d'auto-constriction de la décharge, propriété d'un canal de courant électrique dans un milieu conducteur compressible de diminuer sa section efficace sous l'action de son propre champ magnétique généré par le courant lui-même (L. 4).
Le courant électrique étant tout mouvement ordonné de charges électriques dans l'espace, les trajectoires des électrons et des positons des protons sont des canaux de courant capables de se rapprocher sous l'action d'un champ magnétique généré par les charges elles-mêmes.
Par conséquent, lorsque deux atomes d'hydrogène se combinent en une molécule, les mêmes charges vont se combiner par paires et vont continuer à tourner dans le même sens, mais entre les protons, ce qui va conduire à l'unification de leurs champs.
La convergence des électrons et des protons se produit jusqu'au moment où la force répulsive des mêmes charges devient égale à la force tirant les charges du double champ magnétique.
En figue. 3 un B), et v) montre l'interaction des charges d'un électron et d'un proton d'atomes d'hydrogène lorsqu'ils sont combinés en une molécule d'hydrogène.
En figue. 4 montre une molécule d'hydrogène avec des lignes de champ magnétique générées par les générateurs de champ de deux atomes d'hydrogène. C'est-à-dire qu'une molécule d'hydrogène a un générateur de champ double et un flux magnétique total 2 fois supérieur.
Nous avons examiné comment l'hydrogène est combiné en une molécule, mais une molécule d'hydrogène ne réagit pas avec d'autres éléments, même dans un mélange avec de l'oxygène.
Considérons maintenant comment se produit la séparation d'une molécule d'hydrogène en atomes (Fig. 5). Lorsqu'une molécule d'hydrogène interagit avec une onde électromagnétique, l'électron acquiert de l'énergie supplémentaire, ce qui amène les électrons sur des trajectoires orbitales (Fig. 5 g).
On sait aujourd'hui que les supraconducteurs ont une résistance électrique nulle. Ces conducteurs sont constitués d'atomes et ne peuvent être supraconducteurs que si leurs atomes sont supraconducteurs, c'est-à-dire le proton aussi. La lévitation d'un supraconducteur sur un aimant permanent est connue depuis longtemps, en raison de l'induction d'un courant par un aimant permanent qu'il contient, dont le champ magnétique est dirigé vers le champ d'un aimant permanent. Lorsque le champ externe est retiré du supraconducteur, le courant qu'il contient disparaît. L'interaction des protons avec une onde électromagnétique conduit au fait que des courants de Foucault sont induits sur leurs surfaces. Les protons étant situés les uns à côté des autres, les courants de Foucault dirigent les champs magnétiques les uns vers les autres, ce qui augmente les courants et leurs champs jusqu'à ce que la molécule d'hydrogène se brise en atomes (Fig. 5 g).
La sortie d'électrons sur des trajectoires orbitales et l'apparition de courants qui cassent la molécule se produisent simultanément. Lorsque les atomes d'hydrogène s'éloignent les uns des autres, les courants de Foucault disparaissent et les électrons restent sur des trajectoires orbitales.
Ainsi, sur la base des effets physiques connus, nous avons obtenu un modèle de l'atome d'hydrogène. Où:
1. Les charges positives et négatives dans un atome servent à obtenir des lignes de force de champs magnétiques qui, comme le sait la physique classique, ne se forment que lorsque les charges se déplacent. Les lignes de force des champs magnétiques déterminent toutes les liaisons intra-atomiques, interatomiques et moléculaires.
2. Toute la charge positive du proton - le positon - interagit avec la charge de l'électron, crée la force d'attraction coulombienne maximale pour l'électron, et l'égalité des charges en valeur absolue exclut la présence de forces répulsives pour les protons voisins pour le proton.
3. En pratique, l'atome d'hydrogène est un générateur magnétique proton-électron (PEMG), qui ne fonctionne que lorsque le proton et l'électron sont ensemble, c'est-à-dire que la paire proton-électron doit toujours être ensemble.
4. Lorsqu'une molécule d'hydrogène se forme, les électrons s'apparier et tourner ensemble entre les atomes, créant un champ magnétique commun qui les maintient ensemble. Les positons protons s'apparient également sous l'influence de leurs champs magnétiques et rassemblent des protons, formant une molécule d'hydrogène ou toute autre molécule. Les charges positives appariées sont la principale force déterminante dans la liaison moléculaire, car les positons sont directement associés aux protons et sont inséparables des protons.
5. Les liaisons moléculaires de tous les éléments se produisent de la même manière. La connexion des atomes dans les molécules d'autres éléments est assurée par les protons de valence avec leurs électrons, c'est-à-dire que les électrons de valence sont impliqués à la fois dans la combinaison des atomes en molécules et dans la rupture des liaisons moléculaires. Ainsi, chaque connexion d'atomes dans une molécule est fournie par une paire de valence d'un proton avec un électron (VPPE) de chaque atome pour une liaison moléculaire. Les VPPE sont toujours constitués d'un proton et d'un électron.
6. Lorsque la liaison moléculaire est rompue, l'électron joue le rôle principal, car, entrant dans la trajectoire orbitale autour de son proton, il tire le positon protonique de la paire entre les protons jusqu'à "l'équateur" du proton, fournissant ainsi un rupture de la liaison moléculaire.
7. Lors de la formation d'une molécule d'hydrogène et de molécules d'autres éléments, un double PEMG se forme.
Les tailles et les masses des atomes sont petites. Le rayon des atomes est de 10 -10 m et le rayon du noyau est de 10 -15 m. La masse d'un atome est déterminée en divisant la masse d'une mole d'atomes d'un élément par le nombre d'atomes par mole ( NA = 6,02 · 10 23 mol -1). La masse des atomes varie entre 10 -27 ~ 10 -25 kg. Habituellement, la masse des atomes est exprimée en unités de masse atomique (amu). Pour l'amu 1/12 de la masse de l'atome de l'isotope du carbone 12 C est accepté.
Les principales caractéristiques d'un atome sont la charge de son noyau (Z) et le nombre de masse (A). Le nombre d'électrons dans un atome est égal à la charge de son noyau. Les propriétés des atomes sont déterminées par la charge de leurs noyaux, le nombre d'électrons et leur état dans l'atome.
Propriétés de base et structure du noyau (théorie de la composition des noyaux atomiques)
1. Les noyaux des atomes de tous les éléments (à l'exception de l'hydrogène) sont composés de protons et de neutrons.
2. Le nombre de protons dans le noyau détermine la valeur de sa charge positive (Z). Z- numéro de série d'un élément chimique dans le système périodique de Mendeleev.
3. Le nombre total de protons et de neutrons est la valeur de sa masse, puisque la masse d'un atome est principalement concentrée dans le noyau (99, 97% de la masse d'un atome). Les particules nucléaires - protons et neutrons - sont réunies sous un nom commun nucléons(du mot latin nucleus, qui signifie "noyau"). Le nombre total de nucléons correspond au nombre de masse, c'est-à-dire sa masse atomique A.
Noyaux avec le même Z Mais différent UNE sont appelés isotopes... Des noyaux qui, avec le même UNE avoir différents Z sont appelés isobares... Au total, environ 300 isotopes stables d'éléments chimiques et plus de 2000 isotopes radioactifs naturels et obtenus artificiellement sont connus.
4. Le nombre de neutrons dans le noyau N peut être trouvé par la différence entre le nombre de masse ( UNE) et le numéro de série ( Z):
5. La taille du noyau est caractérisée par rayon du noyau, qui a une signification conventionnelle en raison du flou de la frontière du noyau.
La densité de matière nucléaire est, par ordre de grandeur, de 10 17 kg/m 3 et est constante pour tous les noyaux. Elle dépasse largement la densité des substances ordinaires les plus denses.
La théorie proton-neutron a permis de résoudre les contradictions antérieures dans les concepts de la composition des noyaux atomiques et de sa relation avec le numéro de série et la masse atomique.
Énergie de liaison centrale est déterminé par la quantité de travail qui doit être fait pour diviser le noyau en ses nucléons constitutifs sans leur transmettre d'énergie cinétique. Il résulte de la loi de conservation de l'énergie que lors de la formation d'un noyau, la même énergie doit être libérée qui doit être dépensée dans la division d'un noyau en ses nucléons constitutifs. L'énergie de liaison d'un noyau est la différence entre l'énergie de tous les nucléons libres qui composent le noyau et leur énergie dans le noyau.
Lorsqu'un noyau se forme, sa masse diminue : la masse du noyau est inférieure à la somme des masses de ses nucléons constitutifs. La diminution de la masse du noyau lors de sa formation s'explique par la libération d'énergie de liaison. Si W sv est la valeur de l'énergie libérée lors de la formation du noyau, puis la masse correspondante Dm, égale à
appelé défaut de masse et caractérise la diminution de la masse totale lors de la formation d'un noyau à partir de ses nucléons constitutifs. Une unité de masse atomique correspond à unité d'énergie atomique(AU) : AU = 931,5016 MeV.
L'énergie de liaison spécifique du noyau w l'énergie de liaison par nucléon est appelée : w sv = 
... La magnitude w s est en moyenne de 8 MeV/nucléon. Au fur et à mesure que le nombre de nucléons dans le noyau augmente, l'énergie de liaison spécifique diminue.
Le critère de stabilité des noyaux atomiques est le rapport entre le nombre de protons et de neutrons dans un noyau stable pour des isobares données. ( UNE= const).
Forces nucléaires
1. L'interaction nucléaire indique qu'il existe des forces nucléaires, non réductible à aucun des types de forces connus en physique classique (gravitationnelle et électromagnétique).
2. Les forces nucléaires sont des forces à courte portée. Ils ne se manifestent qu'à de très petites distances entre nucléons dans le noyau de l'ordre de 10-15 m.La longueur (1,5ј2,2) 10-15 m est appelée gamme de forces nucléaires.
3. Les forces nucléaires découvrent indépendance de la charge: l'attraction entre deux nucléons est la même quel que soit l'état de charge des nucléons - proton ou nucléon. L'indépendance de charge des forces nucléaires est vue à partir d'une comparaison des énergies de liaison dans noyaux de miroir... C'est le nom des noyaux dans lesquels le nombre total de nucléons est le même, mais le nombre de protons dans l'un est égal au nombre de neutrons dans l'autre. Par exemple, les noyaux d'hélium 
hydrogène tritium lourd -.
4. Les forces nucléaires possèdent la propriété de saturation, qui se manifeste par le fait qu'un nucléon d'un noyau n'interagit qu'avec un nombre limité de nucléons voisins les plus proches. C'est pourquoi il existe une dépendance linéaire des énergies de liaison des noyaux à leurs nombres de masse (A). Une saturation presque complète des forces nucléaires est obtenue dans la particule a, qui est une formation très stable.
Radioactivité, rayonnement g, a et b - désintégration
1.Radioactivité s'appelle la transformation d'isotopes instables d'un élément chimique en isotopes d'un autre élément, accompagnée de l'émission de particules élémentaires, de noyaux ou de rayons X durs. Radioactivité naturelle appelée radioactivité observée dans les isotopes instables naturels. Radioactivité artificielle est appelée la radioactivité des isotopes obtenus à la suite de réactions nucléaires.
2. En règle générale, tous les types de radioactivité s'accompagnent d'une émission de rayonnement gamma - un rayonnement électrique dur de courte longueur d'onde. Le rayonnement gamma est la principale forme de diminution de l'énergie des produits excités des transformations radioactives. Le noyau subissant une désintégration radioactive est appelé maternel; émergent filiale le noyau, en règle générale, s'avère être excité et sa transition vers l'état fondamental s'accompagne de l'émission d'un photon g.
3... Désintégration alpha est appelée l'émission par les noyaux de certains éléments chimiques a - particules. La désintégration alpha est une propriété des noyaux lourds avec des nombres de masse UNE> 200 et charges nucléaires Z> 82. Des particules a séparées sont formées à l'intérieur de ces noyaux, chacun composé de deux protons et de deux neutrons, c'est-à-dire un atome d'un élément déplacé dans le tableau du tableau périodique des éléments de D.I. Mendeleev (PSE) deux cellules à gauche de l'élément radioactif d'origine avec un nombre de masse inférieur à 4 unités(règle Soddy-Faience) : 
4. Le terme désintégration bêta désigne trois types de transformations nucléaires : électronique(bande positronique(b +) se désintègre, et capture électronique.
La désintégration b se produit principalement dans des noyaux relativement riches en neutrons. Dans ce cas, le neutron du noyau se désintègre en un proton, un électron et un antineutrino () de charge et de masse nulles.
Dans la désintégration b, le nombre de masse de l'isotope ne change pas, car le nombre total de protons et de neutrons est conservé et la charge augmente de 1. Par conséquent, l'atome de l'élément chimique formé est déplacé par le PSE d'une cellule à droite de l'élément initial, et son nombre de masse ne change pas(règle Soddy-Faience) :
La désintégration b + - se produit principalement dans les noyaux relativement riches en protons. Dans ce cas, le proton du noyau se désintègre en un neutron, un positron et un neutrino ().
.
Avec la désintégration b + -, le nombre de masse de l'isotope ne change pas, car le nombre total de protons et de neutrons est conservé et la charge diminue de 1. Par conséquent, l'atome de l'élément chimique formé est déplacé par le PSE d'une cellule à gauche de l'élément d'origine, et son nombre de masse ne change pas(règle Soddy-Faience) :
5. Dans le cas de la capture électronique, la transformation consiste en la disparition d'un des électrons dans la couche la plus proche du noyau. Un proton, se transformant en neutron, « capture » en quelque sorte un électron ; d'où l'origine du terme « capture électronique ». La capture électronique, contrairement à la capture b ±, s'accompagne de rayons X caractéristiques.
6. b - la désintégration se produit dans les noyaux naturellement radioactifs et artificiellement radioactifs; La désintégration b + - n'est caractéristique que du phénomène de radioactivité artificielle.
7.g-rayonnement : lorsqu'il est excité, le noyau d'un atome émet un rayonnement électromagnétique à courte longueur d'onde et à haute fréquence, qui est plus rigide et pénétrant que le rayonnement X. En conséquence, l'énergie du noyau diminue, tandis que le nombre de masse et la charge du noyau ne restent pas faibles. Par conséquent, la transformation d'un élément chimique en un autre n'est pas observée et le noyau atomique passe dans un état moins excité.
Atome. Le concept de la structure de l'atome. Électrons, protons, neutrons
Atome - une particule élémentaire d'une substance (élément chimique), constituée d'un certain ensemble de protons et de neutrons (le noyau d'un atome), et d'électrons.
Le noyau d'un atome est constitué de protons (p+) et de neutrons (n0).Nombre de protons N (p +) égale à la charge du noyau(Z) et le nombre ordinal de l'élément dans la série naturelle des éléments (et dans le tableau périodique des éléments). La somme du nombre de neutrons N (n0), désigné simplement par la lettre N, et du nombre de protons Z, est appelée le nombre de masse et est désignée par la lettre A. La couche électronique d'un atome est constituée d'électrons se déplaçant autour du noyau(e-). Nombre d'électrons N (e-) dans la couche électronique d'un atome neutre est nombre de protons Z en son cœur.
Concept du modèle de mécanique quantique moderne de l'atome. Caractérisation de l'état des électrons dans un atome à l'aide d'un ensemble de nombres quantiques, leur interprétation et valeurs admissibles
Atome - un microcosme dans lequel opèrent les lois de la mécanique quantique.
Le processus ondulatoire du mouvement d'un électron dans un atome autour d'un noyau est décrit à l'aide de la fonction d'onde psi (ψ), qui doit avoir trois paramètres de quantification (3 degrés de liberté).
Sens physique - amplitude tridimensionnelle el. vagues.
n est le nombre quantique principal, car. énergique niveau dans l'atome.
l - côté (efficacité orbitale) l = 0 ... n-1, caractérise l'énergie. sous-niveaux dans l'atome et la forme de l'orbitale atomique.
m l - c.ch magnétique ml = -l ... + l, caractérise l'orientation de l'élément dans le lm.
ms est le numéro de rotation. Fai. Parce que chaque électron a son propre moment de mouvement
La séquence de remplissage des niveaux et sous-niveaux d'énergie avec des électrons dans des atomes à plusieurs électrons. principe de Pauli. La règle de Gund. Le principe de l'énergie minimale.
NS. Gunda: le remplissage s'effectue de manière séquentielle de sorte que la somme des nombres de rotations (moment de mouvement) soit maximale.
principe de Pauli: un atome ne peut pas avoir 2 el., qui ont tous les 4 quanta. Les chiffres seraient les mêmes
N.-É.m- nombre max d'e-mails sur énerg. niv.
A partir de la 3ème période, un effet de retard est observé, qui s'explique par le principe de moindre énergie : la formation de la couche électronique d'un atome se produit de telle sorte que el. occupent une position énergétiquement favorable lorsque l'énergie de liaison avec le noyau est maximale possible et que l'énergie propre de l'électron est minimale possible.
NS. Klitchevski- les plus bénéfiques énergétiquement sont ceux qui ont un chat. la somme des nombres quantiques n et l tend vers min.
Énergie d'ionisation et énergie d'affinité électronique. La nature de leur changement par périodes et groupes du système périodique de D. I. Mendeleev. Métaux et non-métaux.
Energie d'ionisation d'un atome- L'énergie nécessaire pour détacher un électron d'un atome non excité est appelée première énergie d'ionisation (potentiel).
affinité électronique- L'effet énergétique de l'attachement d'un électron à un atome neutre est appelé affinité électronique (E).
L'énergie d'ionisation augmente dans les périodes des métaux alcalins aux gaz rares et diminue en groupes de haut en bas.
Pour les éléments des sous-groupes principaux l'affinité électronique augmente en périodes de gauche à droite et diminue en groupes de haut en bas.
Electronégativité des éléments chimiques. La nature des changements d'électronégativité par périodes et groupes du système périodique de D. I. Mendeleev. Le concept de l'état d'oxydation.
Électronégativité- la capacité de l'élément chimique de l'atome. en conjonction pour attirer les électrons vers lui-même
Méthodes d'évaluation:
EO = I + E (kJ / mol) - demi-somme des énergies d'ionisation et d'affinité (d'après Maliken)
Échelle relative de Pauling
Utilisation de l'échelle e.o. relative et en prenant e.o. F = 4 dans la période avec une augmentation de la charge du noyau e.o.. augmenter. et augmenter la buse. Ile Sainte.
Dans le groupe, une augmentation de la charge nucléaire s'accompagne d'une diminution de l'OE. et le renforcement rencontré. Saint dans
État d'oxydation (indice d'oxydation)- la charge imaginaire d'un atome d'un composé électronique, qui est déterminée à partir de l'hypothèse que le composé est constitué d'ions
Donc. substances simples = 0
Со oxygène = -2 (excl. Peroxydes H2O2 (-1) et composés avec fluor)
Donc. hydrogène et métaux alcalins = +1
Négatif S.o. n'avoir qu'un engourdissement et un seul
Dans n'importe quel ion, la somme algébrique de tous les s.o. = la charge de l'ion, et dans les molécules neutres = 0
Si le composé chimique est composé de méthamphétamine et est non métallique, alors la méthamphétamine +, c'est un non-métal -
Si le composé chimique est composé de 2 nemet, alors otnits s.o. a celui avec le chat> e.o.
La loi périodique et le système périodique des éléments de DI Mendeleev. Périodes, groupes et sous-groupes du système périodique. Connexion du système périodique avec la structure des atomes. Familles d'éléments électroniques.
formulation de la loi périodique est-ce:
"Les propriétés des éléments chimiques (c'est-à-dire les propriétés et la forme des composés qu'ils forment) dépendent périodiquement de la charge nucléaire des atomes des éléments chimiques."
Le tableau périodique de Mendeleev se compose de 8 groupes et 7 périodes.
Les colonnes verticales d'un tableau sont appelées groupes... Les éléments de chaque groupe ont des propriétés chimiques et physiques similaires. Cela est dû au fait que les éléments d'un groupe ont des configurations électroniques similaires de la couche externe, dont le nombre d'électrons est égal au nombre de groupes. Où le groupe est divisé en sous-groupes principaux et secondaires.
Principale les sous-groupes comprennent des éléments dans lesquels les électrons de valence sont situés sur les sous-niveaux externes ns et np. À l'intérieur les sous-groupes comprennent des éléments dans lesquels les électrons de valence sont situés sur le sous-niveau ns extérieur et le sous-niveau intérieur (n - 1) d (ou (n - 2) f-sous-niveau).
Tous les éléments du tableau périodique, selon le sous-niveau Les électrons de valence (s-, p-, d- ou f-) sont classés en : éléments s- (éléments du sous-groupe principal des groupes I et II), éléments p- (éléments des sous-groupes principaux des groupes III-VII) , éléments d (éléments latéraux sous-groupes), éléments f (lanthanides, actinides).
Les lignes horizontales du tableau sont appelées points.... Les éléments dans les périodes diffèrent les uns des autres, mais ils ont en commun que les derniers électrons sont au même niveau d'énergie (le nombre quantique principal n est le même).
Le nom « atome » est traduit du grec par « indivisible ». Tout autour de nous - solides, liquides et air - est construit à partir de milliards de ces particules.
L'apparition de la version sur l'atome
Pour la première fois, les atomes sont devenus connus au 5ème siècle avant JC, lorsque le philosophe grec Démocrite a suggéré que la matière se compose de minuscules particules en mouvement. Mais alors il n'y avait aucun moyen de vérifier la version de leur existence. Et bien que personne ne puisse voir ces particules, l'idée a été discutée, car c'était la seule façon pour les scientifiques d'expliquer les processus se déroulant dans le monde réel. Par conséquent, ils croyaient à l'existence de microparticules bien avant le moment où ils ont pu prouver ce fait.
Seulement au 19ème siècle. ils ont commencé à être analysés comme les plus petits constituants des éléments chimiques qui ont des propriétés spécifiques des atomes - la capacité d'entrer dans des composés avec d'autres dans une quantité strictement prescrite. Au début du 20e siècle, on croyait que les atomes étaient les plus petites particules de matière, jusqu'à ce qu'il soit prouvé qu'ils étaient composés d'unités encore plus petites.
De quoi est composé un élément chimique ?
L'atome d'un élément chimique est un élément microscopique de la matière. La caractéristique déterminante de cette microparticule est le poids moléculaire de l'atome. Seule la découverte de la loi périodique de Mendeleev a prouvé que leurs types sont diverses formes d'une même matière. Ils sont si petits qu'ils ne peuvent pas être vus avec des microscopes ordinaires, seulement les appareils électroniques les plus puissants. À titre de comparaison, un cheveu sur une main humaine est un million de fois plus large.
La structure électronique de l'atome a un noyau constitué de neutrons et de protons, ainsi que d'électrons, qui tournent autour du centre sur des orbites constantes, comme les planètes autour de leurs étoiles. Tous sont maintenus ensemble par une force électromagnétique, l'une des quatre principales de l'univers. Les neutrons sont des particules avec une charge neutre, les protons sont positifs et les électrons sont négatifs. Ces derniers sont attirés par les protons chargés positivement, ils ont donc tendance à rester en orbite.
Structure de l'atome
Dans la partie centrale, il y a un noyau qui remplit la partie minimale de l'atome entier. Mais des études montrent que la quasi-totalité de la masse (99,9%) s'y trouve. Chaque atome contient des protons, des neutrons, des électrons. Le nombre d'électrons en rotation est égal à la charge centrale positive. Les particules ayant la même charge nucléaire Z, mais une masse atomique A différente et le nombre de neutrons dans le noyau N sont appelées isotopes, et avec le même A et des isobares Z et N différents. Un électron est la plus petite particule d'une substance avec une charge électrique négative e = 1,6 · 10-19 coulomb. La charge d'un ion détermine le nombre d'électrons perdus ou ajoutés. Le processus de métamorphose d'un atome neutre en un ion chargé est appelé ionisation.
Nouvelle version du modèle de l'atome
Les physiciens ont découvert de nombreuses autres particules élémentaires à ce jour. La structure électronique de l'atome a une nouvelle version.
On pense que les protons et les neutrons, aussi petits soient-ils, sont constitués des plus petites particules appelées quarks. Ils constituent un nouveau modèle de construction de l'atome. Alors que les scientifiques recueillaient des preuves de l'existence du modèle précédent, ils tentent aujourd'hui de prouver l'existence des quarks.
RTM - appareil du futur
Les scientifiques modernes peuvent voir des particules atomiques de matière sur un écran d'ordinateur, et également les déplacer le long de la surface à l'aide d'un outil spécial appelé microscope à effet tunnel (RTM).
ce informatisé un outil avec une pointe qui se déplace très soigneusement près de la surface du matériau. Lorsque la pointe se déplace, les électrons se déplacent à travers l'espace entre la pointe et la surface. Bien que le matériau semble parfaitement lisse, il est en réalité rugueux au niveau atomique. L'ordinateur fait une carte de la surface d'une substance, créant une image de ses particules, et ainsi les scientifiques peuvent voir les propriétés de l'atome.
Particules radioactives
Les ions chargés négativement tournent autour du noyau à une assez grande distance. La structure de l'atome est telle que l'ensemble est réellement neutre et n'a pas de charge électrique, car toutes ses particules (protons, neutrons, électrons) sont en équilibre.
Un atome radioactif est un élément qui peut être facilement fissionné. Son centre est constitué de nombreux protons et neutrons. La seule exception est le diagramme de l'atome d'hydrogène, qui a un seul proton. Le noyau est entouré d'un nuage d'électrons, c'est leur attraction qui le fait tourner autour du centre. Les protons de même charge se repoussent.
Ce n'est pas un problème pour la plupart des petites particules qui en ont plus d'une. Mais certains d'entre eux sont instables, en particulier les plus gros comme l'uranium, qui contient 92 protons. Parfois, son centre ne peut pas supporter une telle charge. Ils sont dits radioactifs car ils éjectent plusieurs particules de leur noyau. Une fois que le noyau instable s'est débarrassé des protons, ceux qui restent forment une nouvelle fille. Il peut être stable en fonction du nombre de protons dans le nouveau noyau, ou il peut fissionner davantage. Ce processus se poursuit jusqu'à ce qu'un noyau enfant stable reste.
Propriétés des atomes
Les propriétés physico-chimiques de l'atome changent naturellement d'un élément à l'autre. Ils sont déterminés par les principaux paramètres suivants.
Masse atomique. La place principale des microparticules étant occupée par les protons et les neutrons, leur somme détermine le nombre, qui s'exprime en unités de masse atomique (amu) Formule : A = Z + N.
Rayon atomique. Le rayon dépend de l'emplacement de l'élément dans le système de Mendeleïev, de la liaison chimique, du nombre d'atomes voisins et de l'action de la mécanique quantique. Le rayon du noyau est cent mille fois inférieur au rayon de l'élément lui-même. La structure d'un atome peut être dépourvue d'électrons et devenir un ion positif, ou ajouter des électrons et devenir un ion négatif.
Chez Mendeleev, tout élément chimique prend sa place assignée. Dans le tableau, la taille d'un atome augmente lorsque vous vous déplacez de haut en bas et diminue lorsque vous vous déplacez de gauche à droite. Par conséquent, le plus petit élément est l'hélium et le plus gros est le césium.
Valence. La couche externe d'électrons d'un atome est appelée valence, et les électrons qu'elle contient ont reçu le nom correspondant - électrons de valence. Leur nombre détermine comment l'atome est lié au reste par une liaison chimique. Les microparticules tentent de remplir leurs coquilles de valence externes avec la méthode de création de ces dernières.
La gravité, l'attraction - c'est la force qui maintient les planètes en orbite, à cause d'elle, les objets libérés par les mains tombent au sol. Une personne remarque davantage la gravité, mais l'effet électromagnétique est plusieurs fois plus puissant. La force qui attire (ou repousse) les particules chargées dans un atome est 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 fois plus puissante que la gravité. Mais il y a une force encore plus puissante au centre du noyau, capable de maintenir ensemble les protons et les neutrons.
Les réactions dans les noyaux créent de l'énergie comme dans les réacteurs nucléaires, où les atomes sont fissionnés. Plus un élément est lourd, plus il utilise de particules pour construire ses atomes. Si nous additionnons le nombre total de protons et de neutrons dans un élément, nous trouvons sa masse. Par exemple, Uranus, l'élément le plus lourd trouvé dans la nature, a une masse atomique de 235 ou 238.
Diviser un atome en niveaux
Un atome est la quantité d'espace autour d'un noyau où un électron est en mouvement. Il y a 7 orbitales au total, correspondant au nombre de périodes dans le tableau périodique. Plus la localisation de l'électron du noyau est éloignée, plus la réserve d'énergie qu'il possède est importante. Le nombre de période indique le nombre autour de son noyau. Par exemple, le Potassium est un élément de la 4ème période, ce qui signifie qu'il a 4 niveaux d'énergie de l'atome. Le nombre d'un élément chimique correspond à sa charge et au nombre d'électrons autour du noyau.
L'atome est une source d'énergie
La formule scientifique la plus connue a probablement été découverte par le physicien allemand Einstein. Elle prétend que la masse n'est rien de plus qu'une forme d'énergie. Sur la base de cette théorie, vous pouvez transformer la matière en énergie et calculer par la formule combien vous pouvez obtenir. Le premier résultat pratique de cette transformation a été les bombes atomiques, qui ont d'abord été testées dans le désert de Los Alamos (États-Unis), puis ont explosé au-dessus des villes japonaises. Et bien que seulement un septième de l'explosif ait été converti en énergie, le pouvoir destructeur de la bombe atomique était terrible.
Pour que le noyau libère son énergie, il doit s'effondrer. Pour le scinder, il faut agir comme un neutron de l'extérieur. Ensuite, le noyau se divise en deux autres, plus légers, tout en fournissant une énorme explosion d'énergie. La désintégration conduit à la libération d'autres neutrons, et ils continuent à fissionner d'autres noyaux. Le processus se transforme en une réaction en chaîne, créant ainsi une énorme quantité d'énergie.
Avantages et inconvénients de l'utilisation d'une réaction nucléaire aujourd'hui
La force destructrice qui est libérée lors de la transformation de la matière, l'humanité tente de l'apprivoiser dans les centrales nucléaires. Ici, la réaction nucléaire ne se déroule pas sous la forme d'une explosion, mais sous la forme d'un dégagement progressif de chaleur.
La production d'électricité nucléaire a ses avantages et ses inconvénients. Selon les scientifiques, pour maintenir notre civilisation à un niveau élevé, il est nécessaire d'utiliser cette énorme source d'énergie. Mais il faut garder à l'esprit que même les développements les plus modernes ne peuvent garantir la sécurité complète des centrales nucléaires. De plus, l'énergie obtenue lors du processus de production, si elle n'est pas correctement stockée, peut affecter nos descendants pendant des dizaines de milliers d'années.
Après l'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl, de plus en plus de personnes considèrent la production d'énergie atomique comme très dangereuse pour l'humanité. La seule centrale électrique sûre de ce type est le Soleil, avec son énorme puissance nucléaire. Les scientifiques développent toutes sortes de modèles de panneaux solaires et, peut-être, dans un avenir proche, l'humanité pourra se fournir en énergie atomique sûre.
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