Az atom egy kémiai elem legkisebb részecskéje, amely megőrzi minden kémiai tulajdonságát. Az atom egy pozitív elektromos töltésű magból és negatív töltésű elektronokból áll. Bármely kémiai elem atommagjának töltése egyenlő Z e szorzatával, ahol Z az adott elem sorszáma a kémiai elemek periódusos rendszerében, e pedig az elemi elektromos töltés értéke.
Elektron az anyag legkisebb negatív elektromos töltésű részecskéje e = 1,6 · 10 -19 coulomb, elemi elektromos töltésnek tekintve. Az atommag körül forgó elektronok a K, L, M stb. elektronhéjakon helyezkednek el. K az atommaghoz legközelebb eső héj. Egy atom méretét elektronhéjának mérete határozza meg. Egy atom elveszíthet elektronokat és pozitív ionná válhat, vagy elektronokat köthet és negatív ionná válhat. Egy ion töltése határozza meg az elveszett vagy hozzákapcsolódó elektronok számát. Ionizációnak nevezzük azt a folyamatot, amikor a semleges atom töltéssel ionná alakul.
Atommag(az atom központi része) elemi nukleáris részecskékből - protonokból és neutronokból - áll. Az atommag sugara körülbelül százezerszer kisebb, mint az atom sugara. Az atommag sűrűsége rendkívül nagy. Protonok- Ezek stabil elemi részecskék, amelyek egyetlen pozitív elektromos töltéssel rendelkeznek, és tömegük 1836-szor nagyobb, mint egy elektron tömege. A proton a legkönnyebb elem, a hidrogén magja. Az atommagban lévő protonok száma Z. Neutron semleges (elektromos töltéssel nem rendelkező) elemi részecske, amelynek tömege nagyon közel van a proton tömegéhez. Mivel az atommag tömege a protonok és a neutronok tömegének összege, az atommagban lévő neutronok száma A - Z, ahol A az adott izotóp tömegszáma (lásd). Az atommagot alkotó protont és neutront nukleonoknak nevezzük. Az atommagban a nukleonokat speciális nukleáris erők kötik meg.
Az atommag hatalmas mennyiségű energiát tartalmaz, amely a nukleáris reakciók során szabadul fel. A magreakciók akkor jönnek létre, amikor az atommagok kölcsönhatásba lépnek elemi részecskékkel vagy más elemek magjaival. A magreakciók eredményeként új atommagok keletkeznek. Például egy neutron átalakulhat protonná. Ebben az esetben egy béta részecske, azaz egy elektron kilökődik az atommagból.
A proton atommagjában a neutronra való átmenet kétféleképpen történhet: vagy egy elektron tömegével megegyező tömegű, de pozitív töltésű részecske, az úgynevezett pozitron (pozitronbomlás). az atommag, vagy az atommag befogja az egyik elektront a legközelebbi K-héjból (K - befogás).
Néha a kialakult atommag többlet energiával rendelkezik (gerjesztett állapotban van), és normál állapotba kerülve többletenergiát bocsát ki nagyon rövid hullámhosszú elektromágneses sugárzás formájában. A nukleáris reakciók során felszabaduló energiát gyakorlatilag különféle iparágakban hasznosítják.
Az atom (görögül atomos - oszthatatlan) a kémiai elem legkisebb részecskéje, amelynek kémiai tulajdonságai vannak. Minden elem bizonyos típusú atomokból áll. Az atom összetétele tartalmaz egy pozitív elektromos töltést hordozó atommagot és negatív töltésű elektronokat (lásd), amelyek elektronhéjait alkotják. Az atommag elektromos töltésének nagysága Ze, ahol e egy elektron töltésével egyenlő nagyságú elemi elektromos töltés (4,8 · 10 -10 el. Egység), Z pedig egy adott elem rendszáma a kémiai elemek periodikus rendszere (lásd .). Mivel egy nem ionizált atom semleges, a benne lévő elektronok száma is egyenlő Z-vel. Az atommag összetétele (lásd Nucleus atomic) nukleonokat, elemi részecskéket tartalmaz, amelyek tömege körülbelül 1840-szer nagyobb, mint az elektron tömege (egyenlő). 9,1 10 - 28 g), protonok (lásd), pozitív töltésűek, és töltés nélküli neutronok (lásd). Az atommagban lévő nukleonok számát tömegszámnak nevezzük, és A betűvel jelöljük. Az atommagban lévő protonok Z-vel egyenlő száma határozza meg az atomba belépő elektronok számát, az elektronhéjak szerkezetét és a vegyi anyagot. az atom tulajdonságai. A neutronok száma az atommagban egyenlő A-Z. Az izotópok ugyanannak az elemnek a változatai, amelyek atomjai A tömegszámban különböznek egymástól, de azonos a Z-vel. Így egy elem különböző izotópjainak atommagjaiban különböző számú azonos neutron található. protonok száma. Az izotópok kijelölésénél az elem szimbólum fölé az A tömegszámot, alatta pedig a rendszámot írjuk; például az oxigénizotópokat jelölik: 
Egy atom méreteit az elektronhéjak mérete határozza meg, és minden Z esetében 10-8 cm nagyságrendű. Mivel az atomban lévő összes elektron tömege több ezerszer kisebb, mint az atommag tömege, a az atom tömege arányos a tömegszámmal. Egy adott izotóp atomjának relatív tömegét a C 12 szénizotóp atomjának tömegéhez viszonyítva határozzuk meg, 12 egységnek vesszük, és izotóptömegnek nevezzük. Kiderül, hogy közel van a megfelelő izotóp tömegszámához. Egy kémiai elem atomjának relatív tömege az izotóp tömegének átlagos (az adott elem izotópjainak relatív abundanciáját figyelembe véve) értéke, és atomtömegnek (tömegnek) nevezzük.
Az atom egy mikroszkopikus rendszer, szerkezetét és tulajdonságait csak a 20. század 20-as éveiben megalkotott, atomi léptékű jelenségek leírására hivatott kvantumelmélet segítségével lehet megmagyarázni. Kísérletek kimutatták, hogy a mikrorészecskék - elektronok, protonok, atomok stb., a korpuszkuláris részecskéken kívül - olyan hullámtulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek diffrakcióban és interferenciában nyilvánulnak meg. A kvantumelméletben a mikroobjektumok állapotának leírására egy bizonyos hullámmezőt használnak, amelyet hullámfüggvény (Ψ-függvény) jellemez. Ez a függvény meghatározza egy mikroobjektum lehetséges állapotainak valószínűségét, azaz jellemzi annak lehetőségét, hogy egyik vagy másik tulajdonsága megnyilvánuljon. A Ψ függvény térben és időben való változásának törvénye (Schrödinger-egyenlet), amely lehetővé teszi ennek a függvénynek a megtalálását, ugyanazt a szerepet tölti be a kvantumelméletben, mint a klasszikus mechanikában a Newton-féle mozgástörvények. A Schrödinger-egyenlet megoldása sok esetben a rendszer diszkrét lehetséges állapotaihoz vezet. Tehát például egy atom esetében számos hullámfüggvényt kapunk az elektronok számára, amelyek megfelelnek az energia különböző (kvantált) értékeinek. Az atom kvantumelméleti módszerekkel kiszámított energiaszint-rendszere fényes megerősítést kapott a spektroszkópiában. Egy atom átmenete a legalacsonyabb E 0 energiaszintnek megfelelő alapállapotból az E i gerjesztett állapotok bármelyikébe akkor következik be, amikor az E i - E 0 energia egy bizonyos része elnyelődik. A gerjesztett atom kevésbé gerjesztett vagy alapállapotba kerül, általában egy foton kibocsátásával. Ebben az esetben a hv fotonenergia egyenlő az atom két állapotú energiáinak különbségével: hv = E i - E k ahol h Planck-állandó (6,62 · 10 -27 erg · sec), v a frekvencia a fény.
Az atomspektrumok mellett a kvantumelmélet lehetővé tette az atomok egyéb tulajdonságainak magyarázatát is. Elsősorban a vegyértéket, a kémiai kötések természetét és a molekulák szerkezetét ismertették, megalkották az elemek periódusos rendszerének elméletét.
Bevezetés
Az atomszerkezet jelenleg létező elmélete nem ad választ számos, a különféle gyakorlati és kísérleti munkák során felmerülő kérdésre. Különösen az elektromos ellenállás fizikai természetét még nem határozták meg. A magas hőmérsékletű szupravezetés keresése csak akkor lehet sikeres, ha ismerjük az elektromos ellenállás lényegét. Az atom szerkezetének ismeretében megértheti az elektromos ellenállás lényegét. Vegye figyelembe az atom szerkezetét, figyelembe véve a töltések és a mágneses mezők ismert tulajdonságait. Az atom Rutherford által javasolt bolygómodellje áll a legközelebb a valósághoz, és megfelel a kísérleti adatoknak. Ez a modell azonban csak a hidrogénatomnak felel meg.
ELSŐ FEJEZET
PROTON ÉS ELEKTRON
1. HIDROGÉN
A hidrogén az atomok közül a legkisebb, ezért atomjának stabil bázist kell tartalmaznia mind a hidrogénatom, mind a többi atom számára. A hidrogénatom egy proton és egy elektron, míg az elektron a proton körül kering. Úgy gondolják, hogy az elektron és a proton töltései egységtöltések, azaz minimálisak. Az elektron mint változó sugarú örvénygyűrű fogalmát V.F.Mitkevich (L. 1) vezette be. Wu és néhány más fizikus későbbi munkája kimutatta, hogy az elektron úgy viselkedik, mint egy forgó örvénygyűrű, amelynek spinje a mozgása tengelye mentén irányul, vagyis kísérletileg igazolták, hogy az elektron örvénygyűrű. Nyugalomban a tengelye körül forgó elektron nem hoz létre mágneses teret. Az elektron csak mozgás közben alkot mágneses erővonalakat.
Ha egy proton töltése eloszlik a felületen, akkor a protonnal együtt forogva csak a saját tengelye körül fog forogni. Ebben az esetben, mint egy elektron, a proton töltése nem képez mágneses teret.
Kísérletileg megállapították, hogy a protonnak van mágneses tere. Ahhoz, hogy a protonnak legyen mágneses tere, töltése folt formájában kell, hogy legyen a felületén. Ebben az esetben, amikor a proton forog, töltése körben mozog, azaz lineáris sebességgel rendelkezik, ami szükséges a proton mágneses mezejének eléréséhez.
Az elektronon kívül van még egy pozitron is, ami csak abban különbözik az elektrontól, hogy töltése pozitív, vagyis a pozitron töltése előjelben és nagyságban is megegyezik a proton töltésével. Más szóval, a proton pozitív töltése egy pozitron, a pozitron viszont egy elektron antirészecskéje, és ezért egy örvénygyűrű, amely nem tud szétterülni a proton teljes felületén. Így a proton töltése pozitron.
Amikor egy negatív töltésű elektron mozog, a proton pozitronjának a Coulomb-erők hatására a proton felületén kell lennie az elektrontól minimális távolságra (1. ábra). Így egy ellentétes töltéspár keletkezik, amelyeket a maximális Coulomb-erő kapcsol össze egymással. Pontosan azért, mert a proton töltése pozitron, ezért töltése abszolút értékben egyenlő egy elektronéval. Amikor a proton teljes töltése kölcsönhatásba lép az elektron töltésével, akkor nincs "extra" töltés a protonban, ami elektromos taszító erőket hozna létre a protonok között.
Amikor egy elektron a proton körül az ábrán jelzett irányban mozog. 1, a pozitív töltés a Coulomb-erő hatására szinkronban mozog vele. A mozgó töltések mágneses teret képeznek körülöttük (1. ábra). Ebben az esetben az elektron körül az óramutató járásával ellentétes, a pozitron körül pedig az óramutató járásával megegyező irányú mágneses tér jön létre. Ennek eredményeként a töltések között két töltésből teljes mező képződik, amely megakadályozza, hogy az elektron a protonra essen.
Az egyszerűség kedvéért minden ábrán a protonok és a neutronok golyókként szerepelnek. Valójában az éter toroid alakú örvényképződményei formájában kell lenniük (L. 3).
Így a hidrogénatom az 1. ábra szerinti alakot kapja. 2 a). Az atomon lévő mágneses tér alakja egy toroid mágnesnek felel meg, amely a töltések forgástengelye mentén mágnesezett (2. ábra). b).
1820-ban Ampere felfedezte az áramok kölcsönhatását - a párhuzamos vezetők vonzását az egyik irányban folyó árammal. Később kísérletileg megállapították, hogy az azonos nevű, egy irányba mozgó elektromos töltések vonzódnak egymáshoz (L. 2).
Azt, hogy a töltetek közeledjenek egymáshoz, azaz vonzzák egymást, a csípőhatás is bizonyítja. A csípőeffektus a kisülés önszűkületének hatása, egy összenyomható vezető közegben lévő elektromos áramcsatorna azon tulajdonsága, hogy az áram által keltett saját mágneses mező hatására csökkenti a keresztmetszetét (L. 4).
Mivel az elektromos áram az elektromos töltések bármilyen rendezett mozgása a térben, az elektronok és a protonok pozitronjai olyan áramcsatornák, amelyek maguk a töltések által generált mágneses tér hatására képesek megközelíteni.
Következésképpen, amikor két hidrogénatom egyesül egy molekulává, ugyanazok a töltések párokká egyesülnek, és továbbra is ugyanabban az irányban forognak, de a protonok között, ami a mezőik egyesüléséhez vezet.
Az elektronok és protonok konvergenciája addig a pillanatig megy végbe, amikor az azonos töltések taszító ereje egyenlővé válik a kettős mágneses tér töltéseit kihúzó erővel.
ábrán. 3 a), b),és v) a hidrogénatomok elektron és proton töltéseinek kölcsönhatását mutatja be, amikor hidrogénmolekulává egyesülnek.
ábrán. A 4. ábra egy hidrogénmolekulát mutat két hidrogénatom térgenerátorai által generált mágneses erővonalakkal. Vagyis egy hidrogénmolekulának van egy dupla mezőgenerátora, és a teljes mágneses fluxusa kétszer akkora.
Megvizsgáltuk, hogyan egyesül a hidrogén molekulává, de a hidrogénmolekula még oxigénnel keverve sem lép reakcióba más elemekkel.
Most nézzük meg, hogyan történik a hidrogénmolekula atomokra való szétválása (5. ábra). Amikor egy hidrogénmolekula elektromágneses hullámmal kölcsönhatásba lép, az elektron többletenergiát vesz fel, és ez az elektronokat a pályapályákra juttatja (5. ábra). G).
Ma ismertek olyan szupravezetők, amelyek elektromos ellenállása nulla. Ezek a vezetők atomokból állnak, és csak akkor lehetnek szupravezetők, ha atomjaik szupravezetők, vagyis a proton is. Régóta ismert a szupravezető permanens mágnes feletti lebegése, melynek oka, hogy a benne lévő állandó mágnes áramot indukál, amelynek mágneses tere az állandó mágnes tere felé irányul. Amikor a külső mezőt eltávolítják a szupravezetőből, az áram megszűnik benne. A protonok elektromágneses hullámokkal való kölcsönhatása ahhoz a tényhez vezet, hogy felületükön örvényáramok indukálódnak. Mivel a protonok egymás mellett helyezkednek el, az örvényáramok mágneses tereket irányítanak egymás felé, ami addig növeli az áramokat és azok mezőit, amíg a hidrogénmolekula atomokra nem bomlik (5. ábra). G).
Az elektronok kilépése a pályapályákon és a molekulát megtörő áramok megjelenése egyszerre történik. Amikor a hidrogénatomok elrepülnek egymástól, az örvényáramok eltűnnek, és az elektronok a pályapályákon maradnak.
Így az ismert fizikai hatások alapján megkaptuk a hidrogénatom modelljét. Ahol:
1. Az atomban lévő pozitív és negatív töltések arra szolgálnak, hogy mágneses mezők erővonalait kapják, amelyek a klasszikus fizikából ismert módon csak a töltések mozgásakor jönnek létre. A mágneses mezők erővonalai meghatározzák az összes atomon belüli, atomközi és molekuláris kötést.
2. A proton teljes pozitív töltése - a pozitron - kölcsönhatásba lép az elektron töltésével, maximális Coulomb-vonzóerőt hoz létre az elektron számára, és a töltések abszolút értékű egyenlősége kizárja a szomszédos protonokra ható taszító erőket. a proton számára.
3. A gyakorlatban a hidrogénatom egy proton-elektron mágneses generátor (PEMG), amely csak akkor működik, ha a proton és az elektron együtt vannak, vagyis a proton-elektron párnak mindig együtt kell lennie.
4. Hidrogénmolekula keletkezésekor elektronok párosítani és együtt forogni az atomok között, létrehozva egy közös mágneses teret, amely összetartja őket. A proton pozitronok is párosodnak mágneses tereik hatására összehúzzák a protonokat, hidrogénmolekulát vagy bármilyen más molekulát képezve. A páros pozitív töltések a fő meghatározó erők a molekuláris kötésekben, mivel a pozitronok közvetlenül kapcsolódnak a protonokhoz, és elválaszthatatlanok a protonoktól.
5. Minden elem molekuláris kötései hasonló módon jönnek létre. Az atomok más elemek molekuláihoz való kapcsolódását a vegyértékprotonok az elektronjaikkal együtt biztosítják, azaz a vegyértékelektronok mind az atomok molekulává való egyesítésében, mind a molekuláris kötések felszakításában vesznek részt. Így a molekulában lévő atomok minden egyes kapcsolatát egy proton egy vegyértékpárja biztosítja minden egyes atomból származó elektronnal (VPPE) egy molekulakötéshez. A VPPE mindig egy protonból és egy elektronból áll.
6. A molekuláris kötés megszakadásakor az elektroné a főszerep, hiszen a protonja körüli pályapályára lépve a proton pozitront a protonok közötti párból a proton „egyenlítőjéig” húzza ki, ezáltal egy megszakad a molekuláris kötés.
7. A hidrogénmolekula és más elemek molekuláinak kialakulása során kettős PEMG keletkezik.
Az atomok mérete és tömege kicsi. Az atomok sugara 10 -10 m, az atommagé 10 -15 m. Az atom tömegét úgy határozzuk meg, hogy egy elem egy mol atomjának tömegét elosztjuk a mólonkénti atomok számával ( NA = 6,02 · 10 23 mol -1). Az atomok tömege 10-27-10-25 kg között változik. Általában az atomok tömegét atomtömeg-egységben (amu) fejezik ki. Amunak A 12 C szénizotóp atomjának tömegének 1/12-e elfogadott.
Az atom fő jellemzői az atommag töltése (Z) és a tömegszám (A). Az atomban lévő elektronok száma megegyezik az atommag töltésével. Az atomok tulajdonságait az atommagjuk töltése, az elektronok száma és az atomban lévő állapotuk határozza meg.
Az atommag alapvető tulajdonságai és szerkezete (az atommagok összetételének elmélete)
1. Minden elem atommagja (a hidrogén kivételével) protonokból és neutronokból áll.
2. Az atommagban lévő protonok száma határozza meg pozitív töltésének értékét (Z). Z- egy kémiai elem sorozatszáma Mengyelejev periodikus rendszerében.
3. A protonok és neutronok összszáma a tömegének az értéke, mivel az atom tömege főként az atommagban koncentrálódik (az atom tömegének 99, 97%-a). A nukleáris részecskék - protonok és neutronok - közös név alatt egyesülnek nukleonok(a latin nucleus szóból, ami "magot" jelent). A nukleonok összszáma megfelel a tömegszámnak, azaz. atomtömege A.
Kernelek ugyanazzal Z hanem más A hívják izotópok... Kernelek, hogy, ugyanazzal A különbözőek Z hívják izobárok... Összességében a kémiai elemek mintegy 300 stabil izotópja és több mint 2000 természetes és mesterségesen előállított radioaktív izotóp ismert.
4. A neutronok száma az atommagban N tömegszám közötti különbségből ( A) és sorozatszám ( Z):
5. A mag méretét az jellemzi magsugár, amelynek a kernel határának elmosódása miatt konvencionális jelentése van.
A maganyag sűrűsége nagyságrendileg 10 17 kg / m 3, és minden atommagra állandó. Nagymértékben meghaladja a legsűrűbb közönséges anyagok sűrűségét.
A proton-neutron elmélet lehetővé tette a korábbi ellentmondások feloldását az atommagok összetételével és a sorszámmal és az atomtömeggel való kapcsolatával kapcsolatban.
Magkötő energia Az határozza meg, hogy mennyi munka szükséges ahhoz, hogy az atommagot alkotó nukleonokra bontsa szét anélkül, hogy kinetikus energiát adna nekik. Az energiamegmaradás törvényéből következik, hogy az atommag kialakulása során ugyanannak az energiának kell felszabadulnia, amelyet az atommagnak az alkotó nukleonokra való felosztására kell fordítani. Az atommag kötési energiája az atommagot alkotó összes szabad nukleon energiája és az atommagban lévő energiájuk közötti különbség.
Az atommag kialakulásakor a tömege csökken: az atommag tömege kisebb, mint az azt alkotó nukleonok tömegeinek összege. Az atommag tömegének a kialakulása során bekövetkezett csökkenését a kötési energia felszabadulása magyarázza. Ha W sv az atommag kialakulása során felszabaduló energia értéke, majd a megfelelő tömeg Dm, egyenlő
hívott tömeghibaés jellemzi az össztömeg csökkenését az alkotó nukleonjaiból magképződés során. Egy atomtömeg egységnek felel meg atomenergia egység(AU): AU = 931,5016 MeV.
Az atommag fajlagos kötési energiája w az egy nukleonra jutó kötési energiát: w sv = 
... Nagysága w s átlagosan 8 MeV/nukleon. A magban lévő nukleonok számának növekedésével a fajlagos kötési energia csökken.
Az atommagok stabilitásának kritériuma a protonok és neutronok számának aránya egy stabil atommagban adott izobárok esetén. ( A= const).
Nukleáris erők
1. A nukleáris kölcsönhatás azt jelzi, hogy vannak speciális nukleáris erők, nem redukálható a klasszikus fizikában ismert (gravitációs és elektromágneses) erőtípusok egyikére sem.
2. Az atomerők rövid hatótávolságú erők. A nukleonok között csak nagyon kis távolságban jelennek meg a 10-15 m nagyságrendű magban A 10-15 m hosszúság (1,5ј2,2) ún. nukleáris erők tartománya.
3. A nukleáris erők felfedezik töltésfüggetlenség: a vonzás két nukleon között azonos, függetlenül a nukleonok - proton vagy nukleon - töltési állapotától. A nukleáris erők töltésfüggetlensége a kötési energiák összehasonlításából látható tükörmagok... Ez azoknak a magoknak a neve, amelyekben a nukleonok összszáma ugyanannyi, de az egyik protonjainak száma megegyezik a másik neutronjainak számával. Például hélium atommagok 
nehéz hidrogén trícium -.
4. A nukleáris erők telítettségi tulajdonsággal rendelkeznek, ami abban nyilvánul meg, hogy az atommagban egy nukleon csak korlátozott számú, hozzá legközelebb eső szomszédos nukleonnal lép kölcsönhatásba. Ezért van az, hogy az atommagok kötési energiái lineárisan függenek tömegszámuktól (A). Az a-részecskében a nukleáris erők szinte teljes telítettsége érhető el, ami egy nagyon stabil képződmény.
Radioaktivitás, g-sugárzás, a és b - bomlás
1.Radioaktivitás Az egyik kémiai elem instabil izotópjainak átalakulását egy másik elem izotópjává, elemi részecskék, magok vagy kemény röntgensugárzással kísérve. Természetes radioaktivitás a természetben előforduló instabil izotópokban megfigyelt radioaktivitásnak nevezik. Mesterséges radioaktivitás nukleáris reakciók eredményeként kapott izotópok radioaktivitásának nevezzük.
2. Általában minden típusú radioaktivitást gamma-sugárzás - kemény, rövid hullámhosszú elektromos hullám - kibocsátása kísér. A gammasugárzás a radioaktív átalakulások gerjesztett termékeinek energiájának csökkentésének fő formája. A radioaktív bomláson átmenő magot ún anyai; feltörekvő leányvállalat az atommag általában gerjesztettnek bizonyul, és az alapállapotba való átmenetét g-foton kibocsátása kíséri.
3... Alfa bomlás egyes kémiai elemek magjai általi kibocsátásának nevezzük a - részecskék. Az alfa-bomlás a tömegszámú nehéz atommagok tulajdonsága A> 200 és nukleáris töltetek Z> 82. Az ilyen atommagok belsejében külön a-részecskék képződnek, amelyek mindegyike két protonból és két neutronból áll, azaz. a D.I. elemeinek periódusos rendszerének táblázatában elhelyezett elem atomja. Mengyelejev (PSE) két cella az eredeti radioaktív elemtől balra, amelynek tömegszáma 4 egységnél kisebb(Soddy-Faience szabály): 
4. A béta-bomlás kifejezés a nukleáris átalakulások három típusát jelöli: elektronikus(Zenekar pozitronikus(b +) lebomlik, és elektronikus rögzítés.
b- bomlás túlnyomórészt viszonylag neutronban gazdag atommagokban megy végbe. Ebben az esetben az atommag neutronja nulla töltésű és tömegű protonná, elektronná és antineutrínóvá () bomlik.
A b-bomlás során az izotóp tömegszáma nem változik, mivel a protonok és neutronok összszáma megmarad, a töltés pedig 1-gyel nő. a képződött kémiai elem atomját a kiindulási elemtől jobbra lévő PSE egy cellával elmozdítja, és tömegszáma nem változik(Soddy-Faience szabály):
b + - bomlás túlnyomórészt a protonokban viszonylag gazdag atommagokban megy végbe. Ebben az esetben az atommag protonja neutronra, pozitronra és neutrínóra bomlik ().
.
B + - bomlás esetén az izotóp tömegszáma nem változik, mivel a protonok és neutronok összszáma megmarad, és a töltés 1-gyel csökken. a képződött kémiai elem atomját a PSE egy cellával elmozdítja az eredeti elemtől balra, és tömegszáma nem változik(Soddy-Faience szabály):
5. Elektronbefogás esetén az átalakulás abból áll, hogy az atommaghoz legközelebbi rétegben az egyik elektron eltűnik. A neutronná alakuló proton mintegy „befog” egy elektront; innen ered az "elektronikus rögzítés" kifejezés. Az elektronikus rögzítést, ellentétben a b ± rögzítéssel, jellegzetes röntgensugarak kísérik.
6. b - a bomlás természetesen radioaktív, valamint mesterségesen radioaktív atommagokban történik; A b + -bomlás csak a mesterséges radioaktivitás jelenségére jellemző.
7. g-sugárzás: gerjesztett állapotban az atommag rövid hullámhosszú és nagy frekvenciájú elektromágneses sugárzást bocsát ki, amely nagyobb merevséggel és áthatolóképességgel rendelkezik, mint a röntgensugárzásé. Ennek eredményeként az atommag energiája csökken, miközben az atommag tömegszáma és töltése nem alacsony marad. Ezért nem figyelhető meg egy kémiai elem átalakulása egy másikba, és az atommag kevésbé gerjesztett állapotba kerül.
Atom. Az atom szerkezetének fogalma. Elektronok, protonok, neutronok
Atom - egy anyag elemi részecskéje (kémiai elem), amely protonok és neutronok (az atommag) és elektronok meghatározott halmazából áll.
Az atommag protonokból (p +) és neutronokból (n0) áll.A protonok száma N (p +) egyenlő az atommag töltésével(Z) és az elem sorszáma az elemek természetes sorozatában (és az elemek periódusos rendszerében). Az N (n0) neutronok számának, amelyet egyszerűen N betűvel jelölünk, és a protonok számának Z összegét tömegszámnak nevezzük, és A betűvel jelöljük. Az atom elektronhéja az atommag körül mozgó elektronokból áll(e-). Elektronok száma N (e-) a semleges atom elektronhéjában az protonok száma Z a magjában.
Az atom modern kvantummechanikai modelljének fogalma. Az elektronok állapotának jellemzése egy atomban kvantumszámok segítségével, azok értelmezése és megengedett értékei
Atom - mikrokozmosz, amelyben a kvantummechanika törvényei működnek.
Az atomban egy atommag körüli elektron mozgásának hullámfolyamatát a psi (ψ) hullámfüggvény segítségével írjuk le, amelynek három kvantálási paraméterrel kell rendelkeznie (3 szabadsági fok).
Fizikai érzék - háromdimenziós amplitúdó el. hullámok.
n a főkvantumszám, char. energikus szint az atomban.
l - oldal (pályahatékonyság) l = 0 ... n-1, az energiát jellemzi. alszintek az atomban és az atompálya alakja.
m l - mágneses c.ch. ml = -l ... + l, jellemzi az elem orientációját az lm-ben.
ms a centrifugálási szám. Isp. Mivel minden elektronnak megvan a maga mozgási pillanata
Az energiaszintek és részszintek elektronokkal való feltöltésének sorrendje sokelektronos atomokban. Pauli elve. Gund szabálya. A minimális energia elve.
Stb. Gunda: a kitöltés szekvenciálisan történik úgy, hogy a pörgésszámok (mozgásnyomaték) összege maximális legyen.
Pauli elv: egy atomnak nem lehet 2 el.-e, aminek mind a 4 kvantuma megvan. A számok ugyanazok lennének
xn- az e-mailek maximális száma energián. lvl.
A 3. periódustól kezdődően késleltetési hatás figyelhető meg, amit a legkisebb energia elve magyaráz: egy atom elektronhéjának kialakulása úgy történik, hogy el. energetikailag kedvező pozíciót foglalnak el, ha az atommaggal való kötési energia maximális, az elektron saját energiája pedig minimális.
Stb. Klicsevszkij- energetikailag a leghasznosabbak azok, akiknek macskájuk van. az n és l kvantumszámok összege min.
Ionizációs energia és elektronaffinitási energia. Változásuk jellege D. I. Mengyelejev periodikus rendszerének periódusai és csoportjai szerint. Fémek és nemfémek.
Egy atom ionizációs energiája- Az elektronnak a gerjesztetlen atomról való leválasztásához szükséges energiát első ionizációs energiának (potenciálnak) nevezzük.
Elektronaffinitás- Az elektron semleges atomhoz való kapcsolódásának energetikai hatását elektronaffinitásnak (E) nevezzük.
Az ionizációs energia nő az alkálifémektől a nemesgázokig terjedő időszakokban és csökken csoportokban fentről lefelé.
A fő alcsoportok elemeihez az elektronaffinitás nő időszakokban balról jobbra és csökken csoportokban fentről lefelé.
A kémiai elemek elektronegativitása. Az elektronegativitás változásainak természete D. I. Mengyelejev periodikus rendszerének periódusai és csoportjai szerint. Az oxidációs állapot fogalma.
Elektronegativitás- az atom kémiai elem képessége. azzal összefüggésben, hogy magához vonzza az elektronokat
Értékelési módszerek:
EO = I + E (kJ / mol) - az ionizációs energiák és az affinitás fele összege (Maliken szerint)
Pauling relatív skála
A relatív e.o. skála segítségével és e.o. F = 4 abban az időszakban, amikor az e.o. mag töltése megnő. növekedés. és növelje a fúvókát. Szent Sziget.
A csoportban a nukleáris töltés növekedése az EO csökkenésével jár együtt. és az erősödés találkozott. St. in
Oxidációs állapot (oxidációs szám)- egy elektronvegyület atomjának képzeletbeli töltése, amelyet abból a feltételezésből határoznak meg, hogy a vegyület ionokból áll
Így. egyszerű anyagok = 0
Со oxigén = -2 (kivéve a H2O2 peroxidokat (-1) és a fluort tartalmazó vegyületeket)
Így. hidrogén és alkálifém = +1
Negatív S.o. csak zsibbadt és csak egy
Bármely ionban az összes s.o. algebrai összege. = az ion töltése, a semleges molekulákban pedig = 0
Ha a kémiai vegyület metből áll, és nem fém, akkor a meth +, ez nem fém -
Ha a kémiai vegyület 2 nemetből áll, akkor az otnits s.o. megvan a macskás> e.o.
DI Mengyelejev periodikus törvénye és periodikus elemrendszere. A periódusos rendszer periódusai, csoportjai és alcsoportjai. A periódusos rendszer kapcsolata az atomok szerkezetével. Elektronikus elemcsaládok.
periodikus törvényalkotás ez:
"A kémiai elemek tulajdonságai (azaz az általuk képzett vegyületek tulajdonságai és formája) időszakosan függenek a kémiai elemek atomjainak magtöltésétől."
Mengyelejev periódusos rendszere 8 csoportból és 7 periódusból áll.
A táblázat függőleges oszlopait csoportoknak nevezzük... Az egyes csoportokon belüli elemek hasonló kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az egyik csoport elemei a külső rétegben hasonló elektronikus konfigurációkkal rendelkeznek, amelyeken az elektronok száma megegyezik a csoport számával. Ahol a csoport fő és másodlagos alcsoportokra oszlik.
Fő alcsoportokba azok az elemek tartoznak, amelyekben a vegyértékelektronok a külső ns és np alszinteken helyezkednek el. Belül alcsoportokba tartoznak azok az elemek, amelyekben a vegyértékelektronok a külső ns-alszinten és a belső (n - 1) d-alszinten (vagy (n - 2) f-alszinten) helyezkednek el.
A periódusos rendszer összes eleme, attól függően, hogy melyik alszinten(s-, p-, d- vagy f-) vegyértékelektronokat: s- elemek (az I. és II. csoport fő alcsoportjának elemei), p- elemek (a III-VII. csoportok fő alcsoportjainak elemei) , d- elemek (elemek oldalcsoportjai), f-elemek (lantanidok, aktinidák).
A táblázat vízszintes sorait pontoknak nevezzük.... A periódusokban lévő elemek különböznek egymástól, de közös bennük, hogy az utolsó elektronok azonos energiaszinten vannak (az n főkvantumszám ugyanaz).
Az "atom" nevet görögül "oszthatatlan"-nak fordítják. Minden körülöttünk – szilárd anyagok, folyadékok és levegő – ezeknek a részecskéknek a milliárdjaiból épül fel.
Az atomról szóló verzió megjelenése
Az atomok először az ie 5. században váltak ismertté, amikor a görög filozófus, Démokritosz azt javasolta, hogy az anyag apró mozgó részecskékből áll. De akkor nem lehetett ellenőrizni létezésük verzióját. És bár senki sem láthatta ezeket a részecskéket, az ötlet szóba került, mert a tudósok csak így tudták megmagyarázni a való világban zajló folyamatokat. Ezért már jóval azelőtt hittek a mikrorészecskék létezésében, hogy be tudták bizonyítani ezt a tényt.
Csak a XIX. úgy kezdték elemezni őket, mint a kémiai elemek legkisebb összetevőit, amelyek az atomok sajátos tulajdonságaival rendelkeznek - szigorúan előírt mennyiségben képesek másokkal vegyületet alkotni. A 20. század elején úgy tartották, hogy az atomok az anyag legkisebb részecskéi, mígnem bebizonyosodott, hogy még kisebb egységekből állnak.
Miből áll egy kémiai elem?
A kémiai elem atomja az anyag mikroszkopikus építőköve. Ennek a mikrorészecskének a meghatározó jellemzője az atom molekulatömege. Csak Mengyelejev periodikus törvényének felfedezése bizonyította, hogy típusaik egyetlen anyag különféle formái. Olyan kicsik, hogy közönséges mikroszkóppal nem láthatóak, csak a legerősebb elektronikus eszközökkel. Összehasonlításképpen: az emberi kéz hajszála milliószor szélesebb.
Az atom elektronszerkezete neutronokból és protonokból, valamint elektronokból álló maggal rendelkezik, amelyek állandó pályán keringenek a középpont körül, mint a bolygók csillagaik körül. Mindegyiket elektromágneses erő tartja össze, az univerzum négy fő erőjének egyike. A neutronok semleges töltésű részecskék, a protonok pozitívak és az elektronok negatívak. Utóbbiakat a pozitív töltésű protonok vonzzák, ezért hajlamosak pályán maradni.
Az atom szerkezete
A központi részben van egy mag, amely kitölti a teljes atom minimális részét. De a tanulmányok azt mutatják, hogy a tömeg szinte teljes része (99,9%) benne található. Minden atom protonokat, neutronokat, elektronokat tartalmaz. A benne forgó elektronok száma megegyezik a pozitív központi töltéssel. Az azonos Z magtöltésű, de eltérő A atomtömegű és az N atommagban lévő neutronszámú részecskéket izotópoknak, az azonos A-val és különböző Z és N izobároknak nevezzük. Az elektron az anyag legkisebb negatív elektromos töltésű részecskéje e = 1,6 · 10-19 coulomb. Egy ion töltése határozza meg az elveszett vagy hozzáadott elektronok számát. Ionizációnak nevezzük azt a folyamatot, amikor a semleges atom ionná alakul át.
Az atommodell új verziója
A fizikusok a mai napig sok más elemi részecskét is felfedeztek. Az atom elektronszerkezetének új változata van.
Úgy tartják, hogy a protonok és a neutronok, bármilyen kicsik is, a legkisebb részecskékből állnak, amelyeket kvarknak neveznek. Új modellt alkotnak az atom felépítéséhez. Ahogy korábban a tudósok bizonyítékokat gyűjtöttek az előző modell létezésére, ma már a kvarkok létezését próbálják bizonyítani.
RTM - a jövő eszköze
A modern tudósok láthatják az anyag atomi részecskéit egy számítógép-monitoron, és egy speciális eszközzel, az úgynevezett pásztázó alagútmikroszkóppal (RTM) mozgatják azokat a felületen.
Ez számítógépesített olyan szerszám, amelynek hegye nagyon óvatosan mozog az anyag felülete közelében. Ahogy a csúcs mozog, az elektronok áthaladnak a csúcs és a felület közötti résen. Bár az anyag tökéletesen simának tűnik, valójában atomi szinten érdes. A számítógép térképet készít egy anyag felületéről, képet alkot a részecskéiről, és így a tudósok láthatják az atom tulajdonságait.
Radioaktív részecskék
A negatív töltésű ionok meglehetősen nagy távolságra keringenek az atommag körül. Az atom szerkezete olyan, hogy az egész valóban semleges és nincs elektromos töltése, mert minden részecskéje (protonok, neutronok, elektronok) egyensúlyban van.
A radioaktív atom olyan elem, amely könnyen hasadható. Középpontja sok protonból és neutronból áll. Az egyetlen kivétel a hidrogénatom diagramja, amelynek egyetlen protonja van. Az atommagot elektronfelhő veszi körül, a vonzásuk az, ami miatt a központ körül forog. Az azonos töltésű protonok taszítják egymást.
Ez nem jelent problémát a legtöbb olyan kis részecskének, amelyekben több is van. De néhányuk instabil, különösen a nagyok, mint az urán, amelynek 92 protonja van. Néha a közepe nem tud ellenállni egy ilyen terhelésnek. Radioaktívnak nevezik őket, mert több részecskét lök ki magjukból. Miután az instabil atommag megszabadult a protonoktól, a megmaradt magok új lányt alkotnak. Az új atommagban lévő protonok számától függően lehet stabil, vagy tovább hasadhat. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg egy stabil gyermekmag meg nem marad.
Az atomok tulajdonságai
Az atom fizikai-kémiai tulajdonságai természetesen változnak egyik elemről a másikra. Ezeket a következő fő paraméterek határozzák meg.
Atomtömeg. Mivel a mikrorészecskék fő helyét a protonok és a neutronok foglalják el, ezek összege határozza meg a számot, amelyet atomtömeg egységekben (amu) fejezünk ki. Képlet: A = Z + N.
Atomsugár. A sugár függ az elem elhelyezkedésétől a Mengyelejev-rendszerben, a kémiai kötéstől, a szomszédos atomok számától és a kvantummechanikai hatástól. A mag sugara százezerszer kisebb, mint magának az elemnek a sugara. Az atom szerkezete megfosztható az elektronoktól, és pozitív ionná válhat, vagy elektronok hozzáadásával negatív ionná válhat.
Mengyelejevben minden kémiai elem elfoglalja a kijelölt helyét. A táblázatban az atom mérete felülről lefelé haladva növekszik, balról jobbra haladva pedig csökken. Következésképpen a legkisebb elem a hélium, a legnagyobb pedig a cézium.
Vegyérték. Az atom külső elektronhéját vegyértéknek nevezik, és a benne lévő elektronok a megfelelő nevet kapták - vegyértékelektronok. Számuk határozza meg, hogy az atom hogyan kapcsolódik a többihez kémiai kötéssel. A mikrorészecskék az utóbbi létrehozásának módszerével próbálják kitölteni külső vegyértékhéjukat.
Gravitáció, vonzás - ez az az erő, amely a bolygókat keringési pályán tartja, emiatt a kezekből kiszabaduló tárgyak a padlóra esnek. Az ember jobban észreveszi a gravitációt, de az elektromágneses hatás sokszor erősebb. Az az erő, amely vonzza (vagy taszítja) az atomban lévő töltött részecskéket, 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000-szer erősebb, mint a gravitáció. De az atommag középpontjában van egy még erősebb erő, amely képes összetartani a protonokat és a neutronokat.
Az atommagokban zajló reakciók energiát hoznak létre, mint az atomreaktorokban, ahol az atomok hasadnak. Minél nehezebb egy elem, annál több részecskét használnak fel atomjainak felépítésére. Ha összeadjuk az elemben lévő protonok és neutronok teljes számát, megtudjuk annak tömegét. Például az Uránusz, a természetben található legnehezebb elem, atomtömege 235 vagy 238.
Egy atom felosztása szintekre
Az atom az atommag körüli tér nagysága, ahol az elektron mozgásban van. Összesen 7 pálya van, ami megfelel a periódusos rendszer periódusainak számának. Minél távolabb van az elektron az atommagtól, annál jelentősebb energiatartalékkal rendelkezik. A periódusszám a mag körüli számot jelöli. Például a kálium a 4. periódus egyik eleme, ami azt jelenti, hogy az atomnak 4 energiaszintje van. Egy kémiai elem száma megfelel a töltésének és az atommag körüli elektronok számának.
Az atom energiaforrás
Valószínűleg a leghíresebb tudományos képletet Einstein német fizikus fedezte fel. Azt állítja, hogy a tömeg nem más, mint az energia egy formája. Ezen elmélet alapján az anyagot energiává alakíthatja, és a képlet alapján kiszámíthatja, hogy mennyit kaphat. Ennek az átalakításnak az első gyakorlati eredménye az atombombák voltak, amelyeket először a Los Alamos-sivatagban (USA) teszteltek, majd felrobbantottak a japán városok felett. És bár a robbanóanyagnak csak egy hetede alakult át energiává, az atombomba pusztító ereje szörnyű volt.
Ahhoz, hogy a mag felszabadítsa az energiáját, össze kell esnie. Felosztásához kívülről neutronként kell működni. Ezután az atommag két másik, könnyebbre szakad, miközben hatalmas energiakitörést ad. A bomlás más neutronok felszabadulásához vezet, és ezek továbbra is más atommagokat hasítanak fel. A folyamat láncreakcióvá alakul, aminek következtében hatalmas mennyiségű energia keletkezik.
A nukleáris reakció mai használatának előnyei és hátrányai
Az anyag átalakulása során felszabaduló pusztító erőt az emberiség az atomerőművekben próbálja megszelídíteni. Itt a nukleáris reakció nem robbanás formájában megy végbe, hanem fokozatos hőleadásként.
Az atomenergia-termelésnek megvannak az előnyei és hátrányai. A tudósok szerint civilizációnk magas szinten tartása érdekében szükség van ennek a hatalmas energiaforrásnak a felhasználására. De szem előtt kell tartani, hogy még a legmodernebb fejlesztések sem tudják garantálni az atomerőművek teljes biztonságát. Ráadásul a gyártási folyamatból nyert energia, ha nem megfelelően tároljuk, akár több tízezer évre is kihat utódainkra.
A csernobili atomerőmű balesete után egyre többen tartják nagyon veszélyesnek az emberiségre nézve az atomenergia előállítását. Az egyetlen ilyen biztonságos erőmű a Nap, hatalmas atomenergiájával. A tudósok a napelemek mindenféle modelljét fejlesztik, és talán a közeljövőben az emberiség képes lesz biztonságos atomenergiát biztosítani.
Betöltés ...