Atomların iç yapısını inceleyen fizik dalı. Başlangıçta bölünemez olduğu düşünülen atomlar karmaşık sistemlerdir. Elektronların boş uzayda hareket ettiği devasa bir proton ve nötron çekirdeğine sahiptirler. Atomlar çok küçüktür - boyutları yaklaşık 10 – 10 – 10 – 9 m ve çekirdeğin boyutu hala yaklaşık 100.000 kat daha küçüktür (10 – 15 – 10 – 14 m). Bu nedenle, atomlar çok yüksek büyütmeli bir görüntüde (örneğin, bir otomatik elektronik projektör yardımıyla) yalnızca dolaylı olarak "görülebilir". Ancak bu durumda bile atomlar detaylı olarak incelenemez. İç yapıları hakkındaki bilgimiz, dolaylı olarak, ancak ikna edici bir şekilde yukarıdakilerin lehine tanıklık eden büyük miktarda deneysel verilere dayanmaktadır.
Atomun yapısı kavramı 20. yüzyılda kökten değişti. yeni teorik fikirlerin ve deneysel verilerin etkisi altında. Atom çekirdeğinin iç yapısının tanımlanmasında hala yoğun araştırmaların konusu olan çözülmemiş sorunlar vardır. Aşağıdaki bölümler, bir bütün olarak atomun yapısı hakkında fikirlerin gelişiminin tarihini anlatmaktadır; çekirdeğin yapısına ayrı bir makale ayrılmıştır ( ATOM ÇEKİRDEĞİ YAPISI), çünkü bu kavramlar büyük ölçüde bağımsız olarak gelişti. Bir atomun dış kabuklarını araştırmak için gereken enerji, termal veya kimyasal enerji sırasına göre nispeten küçüktür. Bu nedenle elektronlar, çekirdeğin keşfinden çok önce deneysel olarak keşfedilmiştir.
Çekirdek, küçük boyutuyla çok güçlü bir şekilde bağlıdır, bu nedenle ancak atomlar arasında hareket eden kuvvetlerden milyonlarca kat daha yoğun olan kuvvetlerin yardımıyla yok edilebilir ve araştırılabilir. Çekirdeğin iç yapısını anlamadaki hızlı ilerleme, ancak parçacık hızlandırıcıların ortaya çıkmasıyla başladı. Atomun yapısını bir bütün olarak çekirdeğin yapısından ayrı olarak düşünmeyi mümkün kılan, büyüklük ve bağlanma enerjisindeki bu büyük farktır.
Bir atomun boyutu ve kapladığı boş alan hakkında fikir edinmek için 1 mm çapında bir su damlasını oluşturan atomları düşünün. Bu damla zihinsel olarak Dünya boyutuna büyütülürse, su molekülündeki hidrojen ve oksijen atomlarının çapı 1-2 m olacaktır.Her atomun kütlesinin ana kısmı çekirdeğinde yoğunlaşmıştır, çapı sadece 0,01 mm idi ...
Atomla ilgili en genel fikirlerin ortaya çıkış tarihi, genellikle, herhangi bir maddenin bölünebileceği en küçük parçacıklar hakkında çok düşünen Yunan filozof Demokritos'un (c. 460 - c. 370 BC) zamanından kaynaklanmaktadır. . Bu kadar küçük bölünmez parçacıkların var olduğu görüşünde olan bir grup Yunan filozofu atomist olarak adlandırıldı. Yunan filozof Epicurus (c. 342-270 BC) atom teorisini benimsedi ve MÖ birinci yüzyılda. takipçilerinden biri olan Romalı şair ve filozof Lucretius Carus, Epikuros'un öğretilerini gelecek nesiller için korunduğu "Şeylerin Doğası Üzerine" şiirinde açıkladı. Antik çağın en büyük bilim adamlarından biri olan Aristoteles (MÖ 384-322), atomcu teoriyi kabul etmemiş ve felsefe ve bilim hakkındaki görüşleri daha sonra ortaçağ düşüncesinde hakim olmuştur. Atom teorisi, olduğu gibi, tamamen spekülatif felsefi akıl yürütmenin deneyle değiştirildiği Rönesans'ın sonuna kadar yoktu.
Rönesans sırasında, şimdi kimya ve fizik olarak adlandırılan alanlarda sistematik araştırmalar başladı ve onlarla birlikte "bölünemez parçacıkların" doğasına yeni bakış açıları getirdi. R. Boyle (1627-1691) ve I. Newton (1643-1727), akıl yürütmelerinde bölünmez madde parçacıklarının varlığı fikrinden yola çıktılar. Bununla birlikte, ne Boyle ne de Newton, ilgilendikleri fenomenleri açıklamak için ayrıntılı bir atomistik teoriye ihtiyaç duymadılar ve deneylerinin sonuçları "atomların" özellikleri hakkında yeni bir şey söylemedi.
ATOMUN YAPISI
Dalton yasaları. Atom teorisinin ilk gerçek bilimsel doğrulaması, her kimyasal elementin en küçük parçacıklardan oluştuğu hipotezinin rasyonelliğini ve basitliğini ikna edici bir şekilde gösteren, makalesi İngiliz okulu matematik öğretmeni J. Dalton'un (1766-1844) eseriydi. bu sorun 1803'te ortaya çıktı ...
Dalton, gazların özelliklerini, özellikle, örneğin hidrojen ve oksijenden su oluştuğunda, kimyasal bir bileşik oluşturma reaksiyonuna giren gazların hacimlerinin oranını inceledi. Reaksiyona giren hidrojen ve oksijen miktarlarının oranlarının her zaman küçük tam sayıların oranları olduğunu buldu. Yani, su (H 2 O) oluştuğunda, 2.016 g hidrojen gazı 16 g oksijen ile reaksiyona girer ve hidrojen peroksit (H 2 O 2) oluştuğunda, 32 g gaz halinde oksijen 2.016 g ile birleşir. hidrojen. Bu iki bileşiğin oluşumunda aynı hidrojen kütlesi ile reaksiyona giren oksijen kütleleri birbirleriyle küçük sayılar olarak ilişkilidir:
Bu sonuçlara dayanarak Dalton, "çoklu oranlar yasasını" formüle etti. Bu yasaya göre, eğer iki element farklı oranlarda birleşerek farklı bileşikler oluşturuyorsa, o zaman elementlerden birinin kütleleri, ikinci elementin aynı miktarı ile birleştiğinde küçük tam sayılar olarak ilişkilidir. Dalton'un ikinci yasası olan "sabit ilişkiler yasası"na göre, herhangi bir kimyasal bileşikte, içerdiği elementlerin kütlelerinin oranı her zaman aynıdır. Sadece gazlarla değil, aynı zamanda sıvılar ve katı bileşiklerle de ilgili büyük miktarda deneysel veri, birçok bileşik için reaksiyona giren element kütlelerinin doğru ölçümlerini yapan J. Berzelius (1779-1848) tarafından toplandı. Verileri Dalton tarafından formüle edilen yasaları doğruladı ve her elementin en küçük kütle birimine sahip olduğunu ikna edici bir şekilde gösterdi.
Dalton'un atomik varsayımları, eski Yunan atomcularının soyut akıl yürütmelerine göre, yasalarının yeni deneylerin sonuçlarını tahmin etmenin yanı sıra, gerçek deneylerin sonuçlarını açıklamayı ve birleştirmeyi mümkün kıldığı avantajına sahipti. 1) aynı elementin tüm atomlarının her bakımdan özdeş olduğunu, özellikle kütlelerinin aynı olduğunu; 2) farklı elementlerin atomları farklı özelliklere sahiptir, özellikle kütleleri aynı değildir; 3) bir bileşik, bir elementten farklı olarak, kurucu elementlerinin her birinin belirli bir tamsayı sayıda atomunu içerir; 4) kimyasal reaksiyonlarda, atomların yeniden dağılımı meydana gelebilir, ancak tek bir atom yok edilmez veya yeniden yaratılmaz. (Aslında, 20. yüzyılın başında ortaya çıktığı gibi, aynı elementin atomları farklı kütlelere sahip olabileceğinden, bu varsayımlar tam olarak yerine getirilmemiştir, örneğin hidrojen, izotop olarak adlandırılan bu tür üç türe sahiptir; ek olarak, atomlar radyoaktif dönüşümlere uğrayabilir ve hatta tamamen çökebilir, ancak Dalton tarafından ele alınan kimyasal reaksiyonlarda değil.) Bu dört önermeye dayanarak, Dalton'un atom teorisi, sabit ve çoklu oranlar yasalarının en basit açıklamasını sağladı.
Dalton Kanunları tüm kimyanın temeli olmasına rağmen, atomların gerçek boyutlarını ve kütlelerini belirlemezler. Bir elementin veya bileşiğin belirli bir kütlesinde bulunan atom sayısı hakkında hiçbir şey söylemezler. Basit maddelerin molekülleri ayrı ayrı tartılamayacak kadar küçüktür, bu nedenle atomların ve moleküllerin kütlelerini belirlemek için dolaylı yöntemler kullanılmalıdır.
Avogadro'nun numarası. 1811'de A. Avogadro (1776-1856), bileşiklerin elementlerden nasıl oluştuğunun analizini büyük ölçüde basitleştiren ve atomlar ile moleküller arasındaki farkı belirleyen bir hipotez ortaya koydu. Onun fikri, aynı sıcaklık ve basınçta bulunan eşit hacimdeki gazların aynı sayıda molekül içerdiğiydi. Prensip olarak, bunun bir ipucu, bir kimyasal reaksiyona giren gaz halindeki elementlerin hacimlerinin oranının farklı olmasına rağmen tam sayılarla ifade edildiğini belirleyen J. Gay-Lussac'ın (1778-1850) daha önceki bir çalışmasında bulunabilir. Dalton tarafından elde edilen kütle oranlarından. Örneğin, 2 litre hidrojen gazı (H 2 molekülü), 1 litre oksijen gazı (O 2 molekülü) ile birleşerek 1 litre su buharı (H 2 O molekülleri) oluşturur.
Belirli bir gaz hacmindeki gerçek molekül sayısı son derece fazladır ve 1865'e kadar kabul edilebilir bir doğrulukla belirlenememiştir. Bununla birlikte, zaten Avogadro zamanında, gazların kinetik teorisine dayalı olarak kaba tahminler yapıldı. Bir maddenin miktarını ölçmek için çok uygun bir birim moldür, yani. karbon 12 C'nin en yaygın izotopunun 0.012 kg'ında atom sayısı kadar molekül bulunan bir maddenin miktarı. Normal koşullar altında (n.u.) bir mol ideal gaz, yani. standart sıcaklık ve basınç, 22.4 litre hacim kaplar. Avogadro sayısı, normal koşullarda bir mol maddenin veya 22,4 litre gazın içindeki toplam molekül sayısıdır. Radyografi gibi diğer yöntemler Avogadro sayısını verir. n 0 değerleri, kinetik teori temelinde elde edilenlerden daha doğrudur. Şu anda kabul edilen değer, bir mol içinde 6.0221367X10 23 atom (molekül)'dir. Sonuç olarak 1 litre hava yaklaşık 3×1022 molekül oksijen, nitrojen ve diğer gazları içerir.
Avogadro sayısının atom fiziği için önemli rolü, bir atomun veya molekülün kütlesini ve yaklaşık boyutlarını belirlemeye izin vermesiyle ilgilidir. 22.4 litre gaz halindeki H2'nin kütlesi 2.016 × 10 –3 kg olduğundan, bir hidrojen atomunun kütlesi 1.67 × 10 –27 kg'dır. Bir katıdaki atomların birbirine yakın olduğunu varsayarsak, o zaman Avogadro sayısı yarıçapın yaklaşık bir tahminine izin verecektir. r alüminyum atomları diyelim. Alüminyum için 1 mol 0.027 kg'dır ve yoğunluk 2.7 × 10 3 kg / m3'tür. Ayrıca, sahip olduğumuz
Neresi r»1.6 × 10 –10 m Böylece Avogadro'nun sayısının ilk tahminleri atom boyutları hakkında bir fikir verdi.
Elektronun keşfi. Kimyasal bileşiklerin oluşumuyla ilgili deneysel veriler, "atomik" parçacıkların varlığını doğruladı ve tek tek atomların küçük boyut ve kütlesini yargılamayı mümkün kıldı. Bununla birlikte, atomları oluşturan daha küçük parçacıkların varlığı da dahil olmak üzere atomların gerçek yapısı, 1897'de JJ Thomson tarafından elektronun keşfine kadar belirsiz kaldı. O zamana kadar, atom bölünemez olarak kabul edildi ve kimyasal özelliklerindeki farklılık çeşitli unsurların hiçbir açıklaması yoktu. Thomson'ın keşfinden önce bile, diğer araştırmacıların düşük basınçlarda gazla doldurulmuş cam tüplerdeki elektrik akımını incelediği bir dizi ilginç deney yapıldı. Bunları ilk üretmeye başlayan Alman cam üfleyici G. Geissler'in (1815-1879) ardından Geissler tüpleri olarak adlandırılan bu tür tüpler, bir endüksiyon bobininin yüksek voltajlı sargısına bağlandığında parlak bir parıltı yayar. W. Crookes (1832-1919), tüpteki boşalmanın doğasının basınca bağlı olarak değiştiğini ve yüksek bir vakumda boşalmanın tamamen kaybolduğunu tespit eden bu elektriksel boşalmalarla ilgilenmeye başladı. J. Perrin (1870-1942) tarafından yapılan daha sonraki çalışmalar, ışımaya neden olan "katot ışınlarının" düz bir çizgide hareket eden, ancak bir manyetik alan tarafından saptırılabilen negatif yüklü parçacıklar olduğunu gösterdi. Bununla birlikte, parçacıkların yükü ve kütlesi bilinmiyordu ve tüm negatif parçacıkların aynı olup olmadığı belirsizdi.
Thomson'ın en büyük değeri, katot ışınlarını oluşturan tüm parçacıkların birbiriyle özdeş olduğunun ve maddenin bir parçası olduğunun kanıtıydı. Şekil 2'de gösterilen özel tipte bir deşarj tüpü kullanarak. 1'de Thomson, daha sonra elektronlar olarak adlandırılan katot ışını parçacıklarının hızını ve yük-kütle oranını ölçtü. Tüpteki yüksek voltajlı deşarjın etkisi altında elektronlar katottan kaçtı. diyaframlar aracılığıyla D ve E sadece tüpün ekseni boyunca uçanlar geçti.
Pirinç. 1. ŞARJIN KÜTLEYE ORANI. İngiliz fizikçi J. Thomson tarafından katot ışınlarının yük-kütle oranını belirlemek için kullanılan tüp. Bu deneyler elektronun keşfine yol açtı.
Normal modda, bu elektronlar ışıldayan ekranın merkezine düşer. (Thomson'ın tüpü, ekranlı ilk "katot ışın tüpüydü", televizyon resim tüpünün öncüsüydü.) Tüp ayrıca, enerji verildiğinde elektronları saptırabilecek bir çift elektrik kapasitör plakası içeriyordu. elektriksel kuvvet FEücrete göre hareket etmek e elektrik alanının yanından E, ifadesi ile verilir
FE = eE .
Ek olarak, elektronları ters yönde saptırabilen bir çift akım bobini yardımıyla tüpün aynı bölgesinde bir manyetik alan oluşturulabilir. Güç FH manyetik alandan hareket eden H, alan kuvvetiyle orantılı, parçacık hızı v ve onun suçu e :
FH = Hv .
Thomson, elektrik ve manyetik alanları, elektronların toplam sapması sıfır olacak şekilde ayarladı, yani. elektron ışını orijinal konumuna geri döndü. Çünkü bu durumda her iki kuvvet FE ve FH eşittir, elektronların hızı ifade ile verilir
v = E / H .
Thomson, bu hızın tüp üzerindeki voltaja bağlı olduğunu buldu. V ve elektronların kinetik enerjisi mv 2/2 bu voltajla doğru orantılıdır, yani. mv 2 /2 = eV... (1 V'luk bir potansiyel farkla hızlandırıldığında elektronun yüküne eşit yüke sahip bir parçacığın kazandığı enerji için "elektron-volt" terimi buradan gelir.) Bu denklemi bir elektronun hızı ifadesi ile birleştirirsek, yükün kütleye oranını buldu:
Bu deneyler tutumu belirlemeyi mümkün kıldı. e /m bir elektron için ve yükün yaklaşık bir değerini verdi e... tam olarak büyüklük e Deneylerinde yüklü yağ damlacıklarının kapasitörün plakaları arasında havada asılı kalmasını sağlayan R. Millikan tarafından ölçülmüştür. Şu anda, bir elektronun özellikleri büyük bir doğrulukla bilinmektedir:
Böylece, bir elektronun kütlesi, bir hidrojen atomunun kütlesinden çok daha azdır:
Thomson'ın deneyleri, elektrik boşalmalarındaki elektronların herhangi bir maddeden kaynaklanabileceğini gösterdi. Tüm elektronlar aynı olduğundan, elementler sadece elektron sayısında farklılık göstermelidir. Ek olarak, elektronların kütlesinin küçük değeri, atomun kütlesinin bunlarda konsantre olmadığını gösterdi.
Thomson kütle spektrografı. Yakında, elektronu keşfetmeyi mümkün kılan, modifiye edilmiş de olsa aynı deşarj tüpünü kullanarak pozitif yüklü atomun geri kalanını gözlemlemek mümkün oldu. Boşaltma tüpleriyle yapılan ilk deneyler, bir delikli katot tüpün ortasına yerleştirilirse, pozitif yüklü parçacıkların katottaki "kanaldan" geçerek tüpün ucunda bulunan lüminesans ekranına neden olduğunu göstermiştir. anottan parlamaya. Bu pozitif "kanal ışınları" da manyetik alan tarafından saptırıldı, ancak elektronların tersi yönde.
Thomson, parçacıkları saptırmak için elektrik ve manyetik alanlar kullanarak bu yeni ışınların kütlesini ve yükünü ölçmeye karar verdi. Pozitif ışınları incelemek için kullandığı cihaz, "kütle spektrografı", Şek. 2. Şekilde gösterilen cihazdan farklıdır. 1, elektrik ve manyetik alanların parçacıkları birbirine dik açılarda saptırması gerçeğiyle ve bu nedenle "sıfır" bir sapma elde etmek mümkün değildir. Anot ve katot arasındaki yolda pozitif yüklü atomlar bir veya daha fazla elektron kaybedebilir ve bu nedenle farklı enerjilere hızlanabilirler. Aynı yük ve kütleye sahip, ancak belirli bir son hız dağılımına sahip aynı tip atomlar, ışıldayan bir ekran veya fotoğraf plakası üzerinde eğri bir çizgi (bir parabol parçası) çizecektir. Farklı kütlelere sahip atomların varlığında, daha ağır atomlar (aynı yüke sahip) daha hafif olanlara göre merkez eksenden daha zayıf sapacaktır. İncirde. Şekil 3, bir Thomson kütle spektrografı ile elde edilen parabollerin bir fotoğrafını göstermektedir. En dar parabol, bir elektronun nakavt edildiği en ağır tek iyonize atoma (cıva atomu) karşılık gelir. En geniş iki parabol hidrojene, biri atomik H+'ya ve diğeri moleküler H2+'ya karşılık gelir ve her ikisi de tek başına iyonize olur. Bazı durumlarda, iki, üç, hatta dört yük kaybolur, ancak atomik hidrojenin birden fazla iyonize olduğu hiçbir zaman gözlemlenmemiştir. Bu durum, hidrojen atomunda sadece bir elektron bulunduğunun ilk göstergesiydi, yani. atomların en basitidir.
Pirinç. 2. KİTLE SPEKTROGRAFİSİ, Thomson tarafından, manyetik ve elektrik alanlardaki pozitif ışınların sapmasından çeşitli atomların kütlelerinin bağıl değerlerini belirlemek için kullanılır.
Pirinç. 3. MASS SPECTRA, bir kütle spektrografında elde edilen, beş maddenin iyonize atomlarının dağılımı ile fotoğraflar. Atomların kütlesi ne kadar büyük olursa, sapma o kadar küçük olur.
Atomun karmaşık yapısının diğer kanıtları. Thomson ve diğerleri, katot ışınlarıyla deneyler yaparken, X-ışınlarının ve radyoaktivitenin keşfi, atomun karmaşık yapısı hakkında daha fazla kanıt sağladı. 1895'te W. Roentgen (1845-1923) yanlışlıkla gizemli bir radyasyon keşfetti (“ x-ışınları "), elektrik boşalmasının yeşil ışıldayan bölgesini incelerken Crookes tüpünü sardığı siyah kağıda nüfuz etti. x Işınlar, kristal baryum platin siyanürle kaplanmış uzak bir ekranın parlamasına neden oldu. Röntgen, ekran ve tüp arasına giren farklı kalınlıktaki çeşitli maddelerin parıltıyı zayıflattığını, ancak tamamen söndürmediğini buldu. Bu, son derece yüksek bir nüfuz gücüne işaret ediyordu. x-ışınlar. Roentgen ayrıca bu ışınların düz bir çizgide yayıldığını ve elektrik ve manyetik alanlar tarafından saptırılmadığını buldu. Elektronlar çeşitli malzemeleri bombaladığında bu tür görünmez nüfuz eden radyasyonun ortaya çıkması tamamen yeni bir şeydi. Geissler tüplerinden gelen görünür ışığın, belirli dalga boylarına sahip ayrı "spektral çizgilerden" oluştuğu ve bu nedenle, ayrı frekanslara sahip atomların "titreşimleri" ile ilişkili olduğu biliniyordu. Yeni radyasyonun yüksek nüfuz etme gücüne ek olarak onu optik spektrumlardan ayıran temel bir özelliği, sırayla artan sayıda elektrona sahip elementlerin optik spektrumlarının birbirinden tamamen farklı olması, spektrumların ise birbirinden tamamen farklı olmasıydı. x Işınlar elementten elemente çok az değişiklik gösteriyordu.
Atomun yapısıyla ilgili bir diğer keşif, bazı elementlerin atomlarının kendiliğinden radyasyon yayabilmesiydi. Bu fenomen 1896'da A. Becquerel (1852-1908) tarafından keşfedildi. Becquerel, ışığa maruz kaldığında tuzların ışıldamasını ve bunun bir X-ışını tüpündeki camın ışıldamasıyla ilişkisini incelerken uranyum tuzlarını kullanarak radyoaktivite keşfetti. Deneylerden birinde, siyah kağıda sarılmış ve tamamen karanlıkta bir uranyum tuzunun yanında bulunan bir fotoğraf plakasının kararması gözlemlendi. Bu tesadüfi keşif, yayılan radyasyonun doğasını belirlemek için diğer doğal radyoaktivite örnekleri ve deneyler için yoğun bir araştırmayı teşvik etti. 1898'de P. Curie (1859-1906) ve M. Curie (1867-1934) iki radyoaktif element daha keşfetti - polonyum ve radyum. Uranyum radyasyonunun nüfuz etme kabiliyetini inceleyen E. Rutherford (1871-1937), iki tür radyasyon olduğunu gösterdi: madde tarafından kolayca emilen ve Rutherford'un alfa ışınları olarak adlandırdığı çok "yumuşak" radyasyon ve daha nüfuz edici radyasyon buna beta ışınları adını verdi. Beta ışınlarının, deşarj tüplerinde ortaya çıkan sıradan elektronlar veya "katot ışınları" ile aynı olduğu ortaya çıktı. Alfa ışınları, ortaya çıktığı gibi, iki elektronundan yoksun olan helyum atomlarıyla aynı yüke ve kütleye sahiptir. Gama ışınları olarak adlandırılan üçüncü tür radyasyonun benzer olduğu ortaya çıktı. x-ışınları, ancak daha da büyük bir nüfuz etme kabiliyeti vardı.
Bütün bu keşifler, atomun "bölünemez" olmadığını açıkça göstermiştir. Sadece daha küçük parçalardan (elektronlar ve daha ağır pozitif parçacıklardan) oluşmakla kalmaz, aynı zamanda bu ve diğer alt parçacıklar, görünüşe göre, ağır elementlerin radyoaktif bozunması sırasında kendiliğinden yayılır. Ek olarak, atomlar yalnızca görünür bölgede ayrık frekanslarda radyasyon yaymakla kalmaz, aynı zamanda daha fazla "sert" elektromanyetik radyasyon yaymaya başlayacak kadar heyecanlanabilirler. x-ışınlar.
Thomson'ın atom modeli. Atomun yapısının deneysel çalışmasına büyük katkı sağlayan J. Thomson, atomun bilinen tüm özelliklerini açıklayacak bir model bulmaya çalıştı. Bir atomun kütlesinin baskın kısmı pozitif yüklü kısmında yoğunlaştığından, atomun yaklaşık 10-10 m yarıçaplı küresel bir pozitif yük dağılımı olduğunu ve yüzeyinde elastik tarafından tutulan elektronlar olduğunu varsaymıştır. titreşmelerine izin veren kuvvetler (Şekil 4). Elektronların toplam negatif yükü, pozitif yükü tam olarak dengeler, böylece atom elektriksel olarak nötr olur. Elektronlar küre üzerindedir, ancak denge konumu hakkında basit harmonik salınımlar yapabilirler. Bu tür titreşimler, yalnızca gaz deşarj tüplerinde gözlenen dar spektral çizgilere karşılık gelen belirli frekanslarda meydana gelebilir. Elektronlar, kütle spektrografı ile yapılan deneylerde "kanal ışınları" oluşturan pozitif yüklü "iyonlar" oluştuğu için konumlarından oldukça kolay bir şekilde çıkarılabilir. x-ışınlar, elektronların temel titreşimlerinin çok yüksek tonlarına karşılık gelir. Radyoaktif dönüşümlerden kaynaklanan alfa parçacıkları, bir atomun bir tür enerjik parçalanmasının bir sonucu olarak, pozitif kürenin bir parçasıdır.
Pirinç. 4. ATOM, Thomson'ın modeline göre. Elektronlar, elastik kuvvetler tarafından pozitif yüklü bir küre içinde tutulur. Yüzeyde olanlar, iyonize bir atom bırakarak oldukça kolay bir şekilde "nakavt" edebilirler.
Ancak, bu model bir takım itirazları gündeme getirdi. Bunlardan biri, keşfedilen emisyon çizgilerini ölçen spektroskopistler olarak, bu çizgilerin frekanslarının, periyodik yük salınımları durumunda olması gerektiği gibi, en düşük frekansın basit katları olmaması gerçeğinden kaynaklanıyordu. Bunun yerine, sanki bir sınırı hedefliyorlarmış gibi artan bir sıklıkta birleşirler. Zaten 1885'te I. Balmer (1825-1898), hidrojen spektrumunun görünür kısmındaki çizgilerin frekansları ile ilgili basit bir ampirik formül bulmayı başardı:
nerede n- Sıklık, C- ışık hızı (3Х10 8 m/s), n bir tamsayıdır ve Sağ- sabit bir faktör. Bu formüle göre, hidrojenin bu spektral çizgileri serisinde dalga boyuna sahip çizgiler olmamalıdır. ben 364,56 nm'den az (veya daha yüksek frekanslar), karşılık gelen n= Ґ. Böylece ortaya çıktı ve bu, Thomson'ın atom modeline ciddi bir itiraz haline geldi, ancak farklı elektronlar için elastik geri yükleme kuvvetlerindeki farkla tutarsızlığı açıklamaya yönelik girişimlerde bulunuldu.
Thomson'ın atom modeline dayanarak, atomlar tarafından X ışınlarının veya gama ışınlarının emisyonunu açıklamak da son derece zordu.
Thomson'ın atom modelindeki güçlükler aynı zamanda tutumdan da kaynaklanıyordu. e / m elektronlarını kaybetmiş atomlar için kütleye yük ("kanal ışınları"). En basit atom, bir elektron ve bir pozitif yük taşıyan nispeten büyük bir küre içeren bir hidrojen atomudur. Çok daha önce, 1815'te W. Praut, tüm ağır atomların hidrojen atomlarından oluştuğunu ve bir atomun kütlesinin elektron sayısıyla orantılı olarak artmasının anlaşılabilir olacağını öne sürdü. Ancak ölçümler, yükün kütleye oranının farklı elementler için aynı olmadığını göstermiştir. Örneğin, bir neon atomunun kütlesi, bir hidrojen atomunun kütlesinin yaklaşık 20 katı iken, yük yalnızca 10 pozitif yük birimidir (bir neon atomunun 10 elektronu vardır). Sanki pozitif yükün değişken bir kütlesi vardı ya da gerçekten 20 elektron vardı, ancak bunlardan 10'u kürenin içindeydi.
http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/ATOMA_STROENIE.html
1) Madde parçaları.
Democritus, belirli bir maddenin özelliklerinin şekil, kütle vb. Tarafından, onu oluşturan atomların özellikleri tarafından belirlendiğine inanıyordu: ateş atomları keskindir, bu nedenle ateş yanabilir, katılarda kabadır, bu nedenle birbirlerine sıkıca yapışırlar, suda pürüzsüzdürler, dolayısıyla akabilir. Demokritos'a göre insan ruhu bile atomlardan oluşur.
2) "Lezzetli puding" (Thomson'ın modeli).
J.J. Thomson, atomu, içinde elektronlar bulunan pozitif yüklü bir cisim olarak düşünmeyi önerdi. Bu model, atomun radyasyonunun seri yapısını açıklamaz.
3) Atom, Satürn gibi. 1904 yılı. Hentara Nagaoka. Elektronların yörüngelerde döndüğü küçük bir pozitif çekirdek.
4) Atomun gezegen modeli. 1911 yılı. Ernest Rutherford, bir dizi deney yaptıktan sonra, atomun daha çok bir tür gezegen sistemi olduğu, yani elektronların atomun merkezinde bulunan pozitif yüklü ağır bir çekirdek etrafında hareket ettiği sonucuna vardı. Atomların kararlılığını açıklamak için Niels Bohr, bazı özel enerji durumlarında bulunan bir atomdaki bir elektronun ışıma yapmadığı gerçeğine indirgenen postülalar getirmek zorunda kaldı. Bohr'un varsayımları, klasik mekaniğin atomun tanımına uygulanamayacağını gösterdi.
Rutherford'un deneyimi
Ernest Rutherford, ince madde katmanlarından geçen a parçacıklarının saçılması üzerine. Bu deneylerde, dar bir kiriş α -radyoaktif materyal tarafından yayılan parçacıklar ince bir altın folyoya yönlendirildi. Folyonun arkasına, hızlı parçacıkların etkisi altında parlayabilen bir ekran yerleştirildi. En çok olduğu bulundu α -parçacıklar folyodan geçtikten sonra doğrusal yayılmadan sapar, yani saçılır ve bazı α -parçacıklar genellikle geri atılır. Saçılma α -parçacıklar Rutherford açıkladı pozitif yük daha önce varsayıldığı gibi 10 -10 m yarıçaplı bir küre içinde eşit olarak dağılmamıştır, ancak atomun orta kısmında - atom çekirdeğinde yoğunlaşmıştır. Çekirdeğe yakın geçerken α - pozitif yüklü bir parçacık ondan itilir ve çekirdeğe çarptığında ters yöne fırlatılır. Aynı yüke sahip parçacıklar böyle davranır, bu nedenle, atomun önemli bir kütlesinin yoğunlaştığı, atomun merkezi pozitif yüklü bir kısmı vardır. Hesaplamalar, deneyleri açıklamak için atom çekirdeğinin yarıçapını yaklaşık 10-15 μ'ye eşit almak gerektiğini göstermiştir. .
Rutherford'un atom modeli
Rutherford'a göre atom yapısının modelinin özü şu şekildedir: atomun merkezinde, tüm kütlenin yoğunlaştığı pozitif yüklü bir çekirdek vardır, elektronlar çekirdeğin etrafında büyük mesafelerde dairesel yörüngelerde döner. (Güneşin etrafındaki gezegenler gibi). Nükleer yük, periyodik tablodaki kimyasal elementin sayısı ile çakışmaktadır.
Rutherford'a göre atom yapısının gezegen modeli, bilinen bir dizi gerçeği açıklayamadı:
Coulomb çekim kuvvetleri nedeniyle yüklü bir elektron çekirdeğe düşmelidir ve bir atom kararlı bir sistemdir; Dairesel bir yörüngede hareket ederken, çekirdeğe yaklaşırken, bir atomdaki bir elektron, olası tüm frekanslarda elektromanyetik dalgalar yaymalıdır, yani yayılan ışık sürekli bir spektruma sahip olmalıdır, ancak pratikte farklı şekilde ortaya çıkar:
atomların elektronları bir çizgi spektrumlu ışık yayar. Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, atom yapısının gezegensel nükleer modelinin çelişkilerini çözmeye çalışan ilk kişi oldu.
Bohr'un varsayımları
Bohr teorisini iki varsayıma dayandırdı. İlk varsayım: bir atomik sistem yalnızca her biri kendi enerjisine sahip olan özel durağan veya kuantum durumlarında olabilir; durağan bir durumda, atom ışıma yapmaz.
Bu, bir elektronun (örneğin bir hidrojen atomunda) birkaç iyi tanımlanmış yörüngede olabileceği anlamına gelir. Bir elektronun her yörüngesi, iyi tanımlanmış bir enerjiye karşılık gelir.
İkinci varsayım: bir durağan durumdan diğerine geçiş sırasında, bir kuantum elektromanyetik radyasyon yayılır veya emilir. Foton enerjisi, bir atomun iki durumdaki enerjileri arasındaki farka eşittir: hv = ben -Ε n; H= 6,62 10 -34 J s, burada H - Planck sabiti.
Bir elektron yakın bir yörüngeden daha uzak bir yörüngeye hareket ettiğinde, atomik sistem bir miktar enerji emer. Bir elektronun daha uzak bir yörüngesinden çekirdeğe göre yakın bir yörüngeye geçerken, atomik sistem bir kuantum enerji yayar.
Bohr'un teorisi, çizgi spektrumlarının varlığını açıklamayı mümkün kıldı.
19. yüzyılın sonuna kadar, çoğu bilim adamı atomu bir elementin ayrılmaz ve bölünmez bir parçacığı - maddenin "son düğümü" olarak düşündü. Ayrıca atomların değişmez olduğuna inanılıyordu: belirli bir elementin atomu hiçbir koşulda başka bir elementin atomuna dönüşemez.
19. yüzyılın sonları ve 20. yüzyılın başları, fizik ve kimyadaki atomun değişmez bir parçacık olarak görüşünü değiştiren, atomların karmaşık bileşimine ve atomların birbirine dönüşme olasılığına tanıklık eden yeni keşiflerle karakterize edilir.
Bu, her şeyden önce, 1897'de İngiliz fizikçi Thomson tarafından elektronun keşfini, 19. yüzyılın 90'larının sonlarında radyoaktivitenin keşfini ve incelenmesini içerir. A. Becquerel, Maria ve Pierre Curie, E. Rutherford.
Yirminci yüzyılın başlarında. Bir dizi fenomenin (akkor cisimlerin ışıması, fotoelektrik etki, atomik spektrumlar) çalışmaları, enerjinin dağıtıldığı ve iletildiği, emildiği ve sürekli olarak değil, ayrı olarak ayrı kısımlarda yayıldığı sonucuna yol açmıştır - kuanta. Bir mikropartikül sisteminin enerjisi de sadece kuantaların katları olan belirli değerler alabilir.
Kuantum enerjisi varsayımı ilk olarak M. Planck (1900) tarafından ifade edildi. Bir kuantum E'nin enerjisi, radyasyon frekansı ν ile orantılıdır:
h Planck sabitidir (6.626 10 -34 Js), ν =, s ışık hızıdır, dalga boyudur.
1905'te A. Einstein, herhangi bir radyasyonun foton adı verilen bir enerji kuantası akışı olduğunu tahmin etti. Einstein'ın teorisinden ışığın ikili bir doğası olduğu sonucu çıkar.
1911'de Rutherford, elektronların güneş sisteminin gezegenleri gibi bir yörüngede hareket ettiği ağır bir çekirdekten oluşan atomun nükleer bir gezegensel modelini önerdi. Bununla birlikte, elektromanyetik alan teorisinin gösterdiği gibi, bu durumda elektronlar, sürekli olarak enerji yayan bir spiral içinde hareket etmeli ve çekirdeğe düşmelidir.
Danimarkalı bilim adamı N. Bohr, Rutherford'un modelini ve Planck'ın teorisini kullanarak, hidrojen atomunun yapısının ilk kuantum modelini (1913) önerdi; buna göre elektronlar çekirdeğin etrafında herhangi bir şekilde değil, yalnızca izin verilen yörüngelerde hareket ediyor. Elektronun belirli enerjileri vardır. Bir elektron bir yörüngeden diğerine hareket ettiğinde, atom enerjiyi kuanta biçiminde emer veya yayar. Bohr'un teorisi, elektronların enerjisini, bir elektronun bir seviyeden diğerine geçişi sırasında yayılan enerji kuantumlarının değerlerini hesaplamayı mümkün kıldı. Elektronların bir sabit yörüngeden diğerine geçişinin bir sonucu olarak atomik spektrumların fiziksel doğasını açıklamakla kalmadı, aynı zamanda ilk kez spektrumların hesaplanmasını da mümkün kıldı. Bohr'un en basit atomun, hidrojen atomunun tayfını hesaplaması parlak sonuçlar verdi: tayfın görünür kısmında tayf çizgilerinin hesaplanan konumu, tayftaki gerçek konumlarıyla çakıştı. Ancak Bohr'un teorisi bir elektronun manyetik alandaki davranışını açıklayamadı ve tüm atomik spektral çizgilerin çok elektronlu atomlar için uygun olmadığı ortaya çıktı. Mikro dünyadaki keşiflere dayanan yeni bir atom modeline duyulan ihtiyaç ortaya çıktı.
2.3. Hidrojen atomunun kuantum mekanik modeli. Kuantum mekaniğinin ilk kavramları
1924'te. Louis de Broglie (Fransa), elektronun diğer mikropartiküller gibi dalga-parçacık ikiliği ile karakterize edildiği varsayımını öne sürdü. De Broglie, bir elektronun veya başka herhangi bir parçacığın dalga boyunu (λ) kütle (m) ve hız (v) ile birleştiren bir denklem önerdi:
Madde parçacıklarının dalgalarına de Broglie malzeme dalgaları denir. Tüm parçacıklar veya cisimler için ortaktırlar, ancak denklemden aşağıdaki gibi, makro cisimler için dalga boyu o kadar küçüktür ki şu anda tespit edilemez. Yani, 108 km / s (30 m / s) hızında hareket eden 1000 kg kütleli bir vücut için λ = 2.21 10 -38 m.
De Broglie'nin hipotezi, elektron akışının kırınım ve girişim etkilerinin keşfiyle deneysel olarak doğrulandı. Şu anda, elektronların, nötronların, protonların akılarının kırınımı, maddelerin yapısını incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır.
1927'de W. Heisenberg (Almanya), bir atom altı parçacığın (mikroparçacık) konumu ve momentumunun ilke olarak herhangi bir zamanda mutlak doğrulukla belirlenemeyeceğine göre belirsizlik ilkesini öne sürdü. Bir seferde bu özelliklerden sadece biri belirlenebilir. E. Schrödinger (Avusturya) 1926'da bir atomdaki elektronun davranışının matematiksel bir tanımını yaptı. Özü, bir atomdaki elektronların hareketinin bir dalga denklemi ile tanımlanması ve bir elektronun konumunun olasılık ilkelerine göre belirlenmesi gerçeğinde yatmaktadır. Modern kuantum-mekanik atom yapısı teorisinin temeli olan Schrödinger denklemi şu şekildedir (en basit durumda):
h Planck sabitidir, m parçacığın kütlesidir, U potansiyel enerjidir; Е - toplam enerji, x, y, z - koordinatlar; ψ dalga fonksiyonudur.
Bir elektronun durumunu karakterize etmek için dalga fonksiyonu ψ özellikle önemlidir. Karesi ψ 2'nin belirli bir fiziksel anlamı vardır. ψ 2 dv miktarı, bir atom çekirdeğini çevreleyen dv uzayının hacminde bir elektron bulma olasılığını ifade eder. Şu anda, denklemin yalnızca hidrojen ve hidrojen benzeri parçacıklar He +, Li 2 + için kesin bir çözümü vardır, yani. tek elektronlu parçacıklar için Bu denklemi çözmek zordur ve bu dersin kapsamı dışındadır.
Planck, Einstein, Bohr, de Broglie, Heisenberg, Schrödinger'in çalışmaları, mikropartiküllerin hareketini ve etkileşimini inceleyen kuantum mekaniğinin temellerini attı. Kuantum enerjisi kavramına, mikro parçacıkların hareketinin dalga doğasına ve mikro nesneleri tanımlamak için olasılıksal (istatistiksel) yönteme dayanır.
İyi çalışmalarınızı bilgi tabanına gönderin basittir. Aşağıdaki formu kullanın
Öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan genç bilim adamları size çok minnettar olacaktır.
Yayınlanan http://www.allbest.ru/
FEDERAL DEVLET BÜTÇELİ EĞİTİM YÜKSEK MESLEKİ EĞİTİM ENSTİTÜSÜ
"UFA DEVLET PETROL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ"
Fizik Bölümü
MAKALE
Başlıközet: "Atom çekirdeğinin yapısı hakkında fikirlerin evrimi"
TAMAMLAYANLAR: ST. GR. BTE 13-01 A.A. ABDRAKHMANOV
KONTROL EDEN: ÖĞRETMEN A. A. E. KURAMSHIN
UFA 2014
Tanıtım
Ana bölüm
Bohr'un varsayımları
Atom çekirdeğinin yapısı
Rutherford'un deneyleri
Çözüm
Tanıtım
Başlangıçta bölünemez olduğu düşünülen atomlar karmaşık sistemlerdir. Elektronların boş uzayda hareket ettiği devasa bir proton ve nötron çekirdeğine sahiptirler. Atomlar çok küçüktür - boyutları yaklaşık 10-10-10-9 m'dir ve çekirdeğin boyutu hala yaklaşık 100.000 kat daha küçüktür (10-15-10-14 m). Bu nedenle, atomlar çok yüksek büyütmeli bir görüntüde (örneğin, bir otomatik elektronik projektör yardımıyla) yalnızca dolaylı olarak "görülebilir". Ancak bu durumda bile atomlar detaylı olarak incelenemez. İç yapıları hakkındaki bilgimiz, dolaylı olarak, ancak ikna edici bir şekilde yukarıdakilerin lehine tanıklık eden büyük miktarda deneysel verilere dayanmaktadır.
Atomun yapısı kavramı 20. yüzyılda kökten değişti. yeni teorik fikirlerin ve deneysel verilerin etkisi altında. Atom çekirdeğinin iç yapısının tanımlanmasında hala yoğun araştırmaların konusu olan çözülmemiş sorunlar vardır. Aşağıdaki bölümler, bir bütün olarak atomun yapısı hakkında fikirlerin gelişiminin tarihini anlatmaktadır; Bu kavramlar büyük ölçüde bağımsız olarak geliştiğinden, çekirdeğin yapısına ayrı bir makale (ATOM ÇEKİRDEK YAPISI) ayrılmıştır. Bir atomun dış kabuklarını araştırmak için gereken enerji, termal veya kimyasal enerji sırasına göre nispeten küçüktür. Bu nedenle elektronlar, çekirdeğin keşfinden çok önce deneysel olarak keşfedilmiştir.
Çekirdek, küçük boyutuyla çok güçlü bir şekilde bağlıdır, bu nedenle ancak atomlar arasında hareket eden kuvvetlerden milyonlarca kat daha yoğun olan kuvvetlerin yardımıyla yok edilebilir ve araştırılabilir. Çekirdeğin iç yapısını anlamadaki hızlı ilerleme, ancak parçacık hızlandırıcıların ortaya çıkmasıyla başladı. Atomun yapısını bir bütün olarak çekirdeğin yapısından ayrı olarak düşünmeyi mümkün kılan, büyüklük ve bağlanma enerjisindeki bu büyük farktır.
Bir atomun boyutu ve kapladığı boş alan hakkında fikir edinmek için 1 mm çapında bir su damlasını oluşturan atomları düşünün. Bu damla zihinsel olarak Dünya boyutuna büyütülürse, su molekülünün içerdiği hidrojen ve oksijen atomlarının çapı 1-2 m olacaktır. Her atomun kütlesinin ana kısmı çekirdeğinde yoğunlaşmıştır, çapı sadece 0,01 mm idi ...
Ana bölüm
Atomların yapısı hakkında fikirlerin evrimi
Atomun karmaşık yapısının keşfi, modern fiziğin oluşumundaki en önemli aşamadır. Atomik sistemleri açıklamayı mümkün kılan atom yapısının nicel bir teorisini oluşturma sürecinde, kuantum mekaniği tarafından açıklanan mikropartiküllerin özellikleri hakkında yeni fikirler oluşturuldu.
Atomların bölünmez küçük madde parçacıkları olarak kavramı, yukarıda belirtildiği gibi, eski zamanlarda ortaya çıktı (Demokritos, Epicurus, Lucretius). Orta Çağ'da, materyalist olan atom teorisi kabul görmedi. 18. yüzyılın başlarında. atomcu teori popülerlik kazanıyor. Bu zamana kadar, Fransız kimyager A. Lavoisier'in (1743-1794), büyük Rus bilim adamı M.V. Lomonosov ve İngiliz kimyager ve fizikçi D. Dalton (1766-1844) atomların varlığının gerçekliğini kanıtladılar. Bununla birlikte, şu anda, atomların bölünmez olduğu düşünüldüğünden, atomların iç yapısı sorunu bile ortaya çıkmadı.
Olağanüstü Rus kimyager D.I. 1869'da atomların tek doğası sorununun ilk kez bilimsel bir temelde gündeme getirildiği periyodik element tablosunu geliştiren Mendeleev. XIX yüzyılın ikinci yarısında. elektronun herhangi bir maddenin ana parçalarından biri olduğu deneysel olarak kanıtlandı. Bu sonuçlar ve çok sayıda deneysel veri, XX yüzyılın başında olduğu gerçeğine yol açmıştır. atomun yapısı sorunu ciddi bir şekilde ortaya çıktı.
Mendeleev'in periyodik sisteminde açıkça ifade edilen tüm kimyasal elementler arasında düzenli bir ilişkinin varlığı, tüm atomların yapısının ortak bir özelliğe dayandığını gösterir: hepsi birbiriyle yakından ilişkilidir.
Ancak, XIX yüzyılın sonuna kadar. kimyaya, atomun basit maddenin en küçük parçacığı, maddenin bölünebilirliğinin son sınırı olduğu şeklindeki metafizik inanç hakimdi. Tüm kimyasal dönüşümler sırasında sadece moleküller yok edilir ve yeniden oluşturulur, atomlar ise değişmeden kalır ve daha küçük parçalara bölünemez.
Atomun yapısıyla ilgili çeşitli varsayımlar, uzun süredir hiçbir deneysel veriyle doğrulanmamıştır. Sadece 19. yüzyılın sonunda. atomun yapısının karmaşıklığını ve bazı atomların belirli koşullar altında diğerlerine dönüşme olasılığını gösteren keşifler yapıldı. Bu keşiflere dayanarak, atomun yapısı teorisi hızla gelişmeye başladı.
Atomların karmaşık yapısının ilk dolaylı doğrulaması, oldukça nadir gazlarda elektrik boşalmasından kaynaklanan katot ışınlarının çalışmasında elde edildi. Bu ışınların özelliklerinin incelenmesi, bunların negatif elektrik yükü taşıyan ve ışık hızına yakın bir hızda uçan küçük parçacıklar akışı olduğu sonucuna varmıştır. Özel teknikler kullanarak, katot parçacıklarının kütlesini ve yüklerinin büyüklüğünü belirlemek, bunların tüpte kalan gazın doğasına veya elektrotların bulunduğu maddeye bağlı olmadığını bulmak mümkün oldu. yapılmış veya diğer deneysel koşullarda. Ek olarak, katot parçacıkları yalnızca yüklü bir durumda bilinir ve yüklerinden yoksun bırakılamaz ve elektriksel olarak nötr parçacıklara dönüştürülemez: elektrik yükü, doğalarının özüdür. Elektron adı verilen bu parçacıklar, 1897'de İngiliz fizikçi J. Thomson tarafından keşfedildi.
Atomun yapısının incelenmesi, 1897-1898'de, katot ışınlarının bir elektron akışı olarak doğası nihayet belirlendikten ve elektronun yükünün ve kütlesinin büyüklüğü belirlendikten sonra pratik olarak başladı. Thomson atomun ilk modelini önerdi, atomu pozitif elektrik yüklü, çok sayıda elektronun serpiştirildiği ve onu elektriksel olarak nötr bir varlığa dönüştüren bir madde yığını olarak sundu. Bu modelde, dış etkilerin etkisi altında elektronların salınabileceği, yani hızlandırılmış bir hızda hareket edebileceği varsayılmıştır. Görünüşe göre bu, maddenin atomları tarafından ışığın ve radyoaktif maddelerin atomlarının gama ışınlarının emisyonu hakkındaki soruları cevaplamayı mümkün kıldı.
Thomson'ın atom modeli, atomun içinde pozitif yüklü parçacıkları varsaymıyordu. Ama o halde, radyoaktif maddeler tarafından pozitif yüklü alfa parçacıklarının emisyonu nasıl açıklanır? Thomson'ın atom modeli diğer bazı soruları da yanıtlamadı.
1911'de İngiliz fizikçi E. Rutherford, gazlardaki ve diğer maddelerdeki alfa parçacıklarının hareketini incelerken atomun pozitif yüklü kısmını keşfetti. Daha ayrıntılı araştırmalar, paralel ışın demeti gaz katmanlarından veya ince bir metal plakadan geçtiğinde, çıkanın artık paralel ışınlar değil, bir şekilde birbirinden uzaklaşan ışınlar olduğunu göstermiştir: alfa parçacıklarının saçılması, yani bunların orijinalinden sapmaları meydana gelir. yol. Sapma açıları küçüktür, ancak her zaman çok güçlü bir şekilde sapan az sayıda parçacık (yaklaşık birkaç binde bir) vardır. Bazı parçacıklar, yolda aşılmaz bir engelle karşılaşılmış gibi geri atılır. Elektron değiller - kütleleri alfa parçacıklarının kütlesinden çok daha az. Sapma, kütlesi alfa parçacıklarının kütlesi ile aynı büyüklükte olan pozitif parçacıklarla çarpışırken meydana gelebilir. Bu düşüncelere dayanarak, Rutherford atomun yapısı için aşağıdaki şemayı önerdi.
Atomun merkezinde, etrafında elektronların farklı yörüngelerde döndüğü pozitif yüklü bir çekirdek vardır. Dönmelerinden kaynaklanan merkezkaç kuvveti, çekirdek ve elektronlar arasındaki çekim ile dengelenir ve bunun sonucunda çekirdekten belirli mesafelerde kalırlar. Bir elektronun kütlesi ihmal edilebilir olduğundan, bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdeğinde yoğunlaşmıştır. Sayıları nispeten küçük olan çekirdek ve elektronlar, atomik sistemin kapladığı tüm uzayın yalnızca önemsiz bir bölümünü oluşturur.
Rutherford tarafından önerilen atom yapısının şeması veya genellikle söylendiği gibi atomun gezegen modeli, alfa parçacıklarının sapması fenomenini kolayca açıklar. Gerçekten de, çekirdeğin ve elektronların boyutları, çekirdekten en uzaktaki elektronların yörüngeleri tarafından belirlenen tüm atomun boyutlarına kıyasla son derece küçüktür, bu nedenle çoğu alfa parçacığı, fark edilir bir sapma olmadan atomlardan geçer. Sadece alfa parçacığının çekirdeğe çok yaklaştığı durumlarda, elektriksel itme orijinal yoldan keskin bir şekilde sapmasına neden olur. Böylece, alfa parçacıklarının saçılmasının incelenmesi, atomun nükleer teorisinin temelini attı.
Bohr'un varsayımları
Atomun gezegen modeli, maddenin alfa parçacıklarının saçılması üzerine yapılan deneylerin sonuçlarını açıklamayı mümkün kıldı, ancak atomların kararlılığını kanıtlamada temel zorluklar ortaya çıktı.
Niels Bohr tarafından niteliksel olarak yeni - kuantum - bir atom teorisi oluşturmaya yönelik ilk girişim 1913'te yapıldı. Çizgi spektrumunun ampirik yasalarını, Rutherford'un atomun nükleer modelini ve ışığın emisyonunun ve soğurulmasının kuantum doğasını tek bir bütün halinde birleştirmek için bir hedef belirledi. Bohr, teorisini Rutherford'un nükleer modeline dayandırdı. Elektronların çekirdeğin etrafında dairesel yörüngelerde hareket ettiğini öne sürdü. Dairesel hareket, sabit hızda bile ivmeye sahiptir. Yükün böyle hızlandırılmış bir hareketi, uzayda alternatif bir elektromanyetik alan yaratan alternatif bir akıma eşdeğerdir. Bu alanı yaratmak için enerji gerekir. Alanın enerjisi, elektronun çekirdekle Coulomb etkileşiminin enerjisi nedeniyle oluşturulabilir. Sonuç olarak, elektron bir spiral içinde hareket etmeli ve çekirdeğe düşmelidir. Ancak deneyimler, atomların çok kararlı oluşumlar olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, Maxwell denklemlerine dayanan klasik elektrodinamiğin sonuçlarının atom içi süreçlere uygulanamayacağı sonucu çıkar. Yeni desenler bulmak gerekiyor. Bohr, atom teorisini aşağıdaki varsayımlara dayandırdı.
Öncelikle varsayım bora (varsayım sabit durumlar): v atom var sabit (olumsuzluk değiştirme ile zaman) devletler, v hangisi o olumsuzluk yayar enerji. Sabit devletler atom karşılık sabit yörüngeler, üzerinde hangisi hareket ediyor elektronlar. Hareket elektronlar üzerinde sabit yörüngeler olumsuzluk eşliğinde radyasyon elektromanyetik dalgalar.
Bu postüla klasik teori ile çelişmektedir. Bir atomun durağan durumunda, dairesel bir yörüngede hareket eden bir elektron, açısal momentumun ayrı kuantum değerlerine sahip olmalıdır.
İkinci varsayım bora (kural frekanslar): de geçiş elektron İle bir sabit yörüngeler üzerinde bir diğeri yayılan (emilir) bir foton İle enerji
eşit farklılıklar enerjiler ilgili sabit devletler (En ve em - sırasıyla enerji sabit devletler atom önceki ve sonrasında radyasyon / absorpsiyon).
Bir elektronun m numaralı durağan bir yörüngeden, m numaralı durağan bir yörüngeye geçişi n bir atomun enerjili bir halden geçişine karşılık gelir em En enerjisi ile bir duruma geçer (Şekil 1).
Pirinç. 1 Bohr'un postülalarının bir açıklamasına
En> Em olduğunda, bir foton yayınlanır (bir atomun daha yüksek enerjili bir durumdan daha düşük enerjili bir duruma geçişi, yani bir elektronun çekirdekten daha uzak bir yörüngeden daha yakın bir yörüngeye geçişi), ne zaman< Еm - его поглощение (переход атома в состояние с большей энергией, т. е, переход электрона на более удаленную от ядра орбиту). Набор возможных дискретных частот
kuantum geçişleri ve atomun çizgi spektrumunu belirler.
Bohr'un teorisi, hidrojenin deneysel olarak gözlemlenen çizgi spektrumunu zekice açıkladı.
Hidrojen atomu teorisinin başarıları, 200 yıldan fazla bir süredir şüphesiz geçerli olan klasik mekaniğin temel hükümlerini terk etme pahasına elde edildi. Bu nedenle, Bohr'un varsayımlarının, özellikle de durağan durumların varlığına ilişkin birincisinin geçerliliğinin doğrudan deneysel kanıtı büyük önem taşıyordu. İkinci varsayım, enerji korunumu yasasının ve fotonların varlığı hipotezinin bir sonucu olarak görülebilir.
Alman fizikçiler D. Frank ve G. Hertz, elektronların gaz atomlarıyla çarpışmasını potansiyel geciktirme yöntemiyle (1913) inceleyerek, durağan durumların varlığını ve atomik enerji değerlerinin ayrıklığını deneysel olarak doğruladılar.
Bohr'un kavramının, spektrumun nicel bir teorisini oluşturmanın mümkün olduğu ortaya çıkan hidrojen atomu ile ilgili şüphesiz başarısına rağmen, bir sonraki hidrojen atomu helyumu için benzer bir teori oluşturmak mümkün değildi. Bohr'un fikirleri. Bohr'un teorisi, helyum atomu ve daha karmaşık atomlar hakkında yalnızca niteliksel (ancak çok önemli) sonuçlar çıkarmayı mümkün kıldı. Bir Bohr atomunda bir elektronun hareket ettiği belirli yörüngeler kavramının oldukça keyfi olduğu ortaya çıktı. Aslında, bir atomdaki elektronların hareketinin, gezegenlerin yörüngelerdeki hareketi ile çok az ilgisi vardır.
Şu anda kuantum mekaniğini kullanarak, herhangi bir elementin atomlarının yapısı ve özellikleri ile ilgili birçok soruyu cevaplayabilirsiniz.
atom çekirdeği bor mendeleev
Atom çekirdeğinin yapısı
nükleon seviyesi
Rutherford, çekirdeğini bir atomun içinde "gördükten" yaklaşık 20 yıl sonra, bir nötron keşfedildi - tüm özellikleriyle bir parçacık, bir hidrojen atomunun çekirdeği ile aynıdır - bir proton, ancak yalnızca elektrik yükü yoktur. Nötron, çekirdeğin içini araştırmak için son derece uygun olduğu ortaya çıktı. Elektriksel olarak nötr olduğundan, çekirdeğin elektrik alanı onu itmez - buna göre, yavaş nötronlar bile nükleer kuvvetlerin tezahür etmeye başladığı mesafelerde çekirdeğe serbestçe yaklaşabilir. Nötronun keşfinden sonra, mikro dünyanın fiziği sıçramalar ve sınırlarla ilerledi.
Nötronun keşfinden kısa bir süre sonra, iki teorik fizikçi - Alman Werner Heisenberg ve Sovyet Dmitry Ivanenko - atom çekirdeğinin nötron ve protonlardan oluştuğunu varsaydılar. Çekirdeğin yapısının modern anlayışı buna dayanmaktadır.
Protonlar ve nötronlar, nükleon kelimesiyle birleştirilir. Protonlar, en hafif kimyasal element olan hidrojenin atomlarının çekirdeği olan temel parçacıklardır. Çekirdekteki proton sayısı, periyodik tablodaki elementin sıra sayısına eşittir ve Z ile gösterilir (nötron sayısı - N). Proton, temel elektrik yüküne mutlak değerde eşit bir pozitif elektrik yüküne sahiptir. Bir elektrondan yaklaşık 1836 kat daha ağırdır. Bir proton, gluon alanıyla bağlı Q = + 2/3 yüklü iki i-kuarktan ve Q = - 1/3 olan bir d-kuarktan oluşur. 10-15 m mertebesinde sonlu boyutları vardır, katı bir top olarak temsil edilemese de, ortaya çıkan ve yok olan sanal parçacıklardan oluşan bulanık bir sınırı olan bir bulutu andırır.
Bir nötronun elektrik yükü 0, kütlesi yaklaşık 940 MeV'dir. Bir nötron, bir u-kuark ve iki d-kuarktan oluşur. Bu parçacık sadece kararlı atom çekirdeğinin bileşiminde kararlıdır, serbest bir nötron bir elektrona, bir protona ve bir elektron antinötrinosuna bozunur. Bir nötronun yarı ömrü (orijinal nötron sayısının yarısının bozunması için geçen süre) yaklaşık 12 dakikadır. Serbest haldeki maddede, nötronlar, çekirdekler tarafından güçlü absorpsiyonları nedeniyle daha da kısa sürede var olurlar. Proton gibi, nötron da elektromanyetik olan dahil olmak üzere her türlü etkileşime katılır: karmaşık iç yapısı nedeniyle genel nötralite ile içinde elektrik akımları bulunur.
Çekirdekte, nükleonlar özel bir tür - nükleer kuvvetlerle bağlanır. Karakteristik özelliklerinden biri kısa menzilli eylemdir: 10-15 m ve daha kısa mesafelerde, diğer kuvvetleri aşarlar, bunun sonucunda nükleonlar benzer yüklü protonların elektrostatik itme etkisi altında dağılmazlar. . Büyük mesafelerde, nükleer kuvvetler çok hızlı bir şekilde sıfıra düşer.
Nükleer kuvvetlerin etki mekanizması, elektromanyetik ile aynı prensibe dayanmaktadır - etkileşimli nesnelerin sanal parçacıklarla değiş tokuşuna.
Kuantum teorisinde sanal parçacıklar, karşılık gelen gerçek parçacıklarla aynı kuantum sayılarına (spin, elektrik ve baryon yükleri, vb.) sahip olan, ancak enerji, momentum ve kütle arasındaki olağan ilişkinin geçerli olmadığı parçacıklardır.
Rutherford'un deneyleri
Bir manyetik alanda, radyoaktif radyasyon akışı 3 bileşene ayrılır: alfa ışınları, beta ışınları ve gama ışınları.
Radyoaktivite olgusu, atomun karmaşık yapısına tanıklık etti
Rutherford'un Alfa Saçılımı Deneyimi
1911 - E. Rutherford, alfa parçacıklarının saçılması üzerine bir deney kurar. İnce bir altın folyodan bir alfa parçacıkları demeti geçirildi.
Altın, neredeyse bir atomik katman kalınlığında folyo elde etmenin mümkün olduğu çok plastik bir malzeme olarak seçildi.
Bazı alfa parçacıkları folyodan geçerek ekranda bir bulanıklık yaratırken, diğer alfa parçacıklarının izleri yan ekranlarda yakalandı.
Deneyimler, bir atomun pozitif yükünün çok küçük bir hacimde - çekirdekte yoğunlaştığını ve atom çekirdekleri arasında büyük boşluklar olduğunu göstermiştir.
Rutherford, Thomson'ın modelinin deneyleriyle çeliştiğini gösterdi.
Çözüm
Sonuç olarak, fiziğin daha da gelişmesi bu kavramda birçok hatayı ortaya çıkarmasına rağmen, Rutherford - Bohr kavramının zaten daha fazla mutlak gerçek parçacığı içerdiği sonucuna varıyoruz. Mutlak doğru bilginin daha da fazlası atomun kuantum mekaniği teorisinde bulunur.
Atomun karmaşık yapısının keşfi, fizikteki en büyük olay haline geldi, çünkü klasik fiziğin, atomların katı ve bölünmez yapısal birimleri olarak atomlar hakkındaki fikirleri reddedildi.
Kullanılan kaynakların listesi
1. Herkes için Fizik / L. Cooper - "Dünya" 1974
2. Fizikçiler / Khramov Yu.A. - "Bilim" 1983
3. Fizik -9.11 / Peryshkin A.V. - "Toy" 2004
4.P.S. Kudryavtsev. "Fizik tarihinde ders" Moskova 1982.
5. M.P. Bronstein. "Atomlar ve Elektronlar" M. 1980.
6. İnternet kaynakları.
7.http: //www.rcio.rsu.ru/.
Allbest.ru'da yayınlandı
...benzer belgeler
Bilim tarihinde atomculuk fikirlerinin gelişiminin analizi. Atomun yapısında temel parçacıkların ve fiziksel vakumun rolü. Modern atomizm teorisinin özü. Atomun kuantum modelinin analizi. Pierre Gassendi tarafından "molekül" kavramının tanıtılması. Compton etkisinin keşfi.
deneme, 01/15/2013 eklendi
Atomun uzaydaki dinamik yapısı kavramının incelenmesi. Atomun yapısı ve atom çekirdeğinin incelenmesi. Potansiyel kürelerin gerçek uzayında cisimlerin hareket dinamiklerinin tanımları. Boş uzayda kuantum parçacıklarının spiral hareketinin analizi.
özet 29/05/2013 eklendi
Rutherford'un gezegensel atom modeli. Atom çekirdeğinin bileşimi ve özellikleri. Çekirdek kütlesi ve bağlanma enerjisi. Çekirdekteki nükleonların bağlanma enerjisi. Yüklü parçacıklar arasındaki etkileşim. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. Temel parçacık fiziği teorisinin hükümleri.
dönem ödevi eklendi 04/25/2015
Atom çekirdeğinin yapısı alanındaki keşiflerin tarihi. Bohr'dan önceki atom modelleri. Atom çekirdeğinin keşfi. Bora atomu. Çekirdeğin bölünmesi. Çekirdeğin proton-nötron modeli. Yapay radyoaktivite. Atom çekirdeğinin yapısı ve en önemli özellikleri.
özet, 05/08/2003 tarihinde eklendi
Atomun yapısının modelleri. Atomik orbitallerin formları. Atomun enerji seviyeleri. Bir elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu bir atomun çekirdeğinin etrafındaki bölge olarak bir atomik yörünge. Proton, nötron ve elektron kavramı. Atom yapısının gezegen modelinin özü.
09/12/2013 tarihinde eklenen sunum
Atom parçalarının depoları: çekirdek, protonlar, nötronlar ve elektronik. Atomun gezegen modeli veya Rutherford modeli. Kerovana ve kırpılmamış lantsyug nükleer reaksiyonu. Nükleer vibuhu'yu büyük miktarda ısı geliştirme ve enerji alışverişi süreci olarak anlamak.
sunum 21.05.2012 tarihinde eklendi
Atomun karmaşık yapısının keşfi, modern fiziğin oluşumundaki en önemli aşamadır. Atomik sistemleri açıklayan nicel bir atomik yapı teorisi oluşturma sürecinde, kuantum mekaniği tarafından açıklanan mikropartiküllerin özellikleri hakkında fikirler oluşturuldu.
özet, eklendi 01/05/2009
Atom teorisinin kökeni ve gelişimi tarihi. Platon ve Aristoteles'in maddenin sürekliliği ile ilgili kavramları. Parçacık kinetik ısı teorisi, radyoaktivitenin keşfi. Nagaoka atomunun erken gezegen modeli. Elektron yükünün belirlenmesi.
sunum 28/08/2013 eklendi
Ernest Rutherford ve Niels Bohr'un model örnekleri üzerinde atomların yapısı hakkındaki fikirlerin evrimi. Sabit yörüngeler ve enerji seviyeleri. Hat emisyonu ve absorpsiyon spektrumunun kökeninin açıklaması. N. Bohr'un teorisinin avantajları ve dezavantajları.
özet eklendi 19/11/2014
Bilim adamları tarafından atomun yapısı üzerine araştırma aşamaları Thomson, Rutherford, Bohr. Deneylerinin şemaları ve sonuçların yorumlanması. Rutherford'un gezegensel atom modeli. Bohr'un kuantum varsayımları. Durağan bir durumdan heyecanlı bir duruma geçiş şemaları ve bunun tersi.
"Atom" kavramı antik çağda biliniyordu ve antik Yunan filozofları tarafından çevreleyen dünyanın yapısı hakkındaki fikirleri tanımlamak için kullanılıyordu, bu nedenle Leucippus (MÖ 500-200) dünyanın en küçük parçacıklardan ve boşluktan ve Demokritos'tan oluştuğunu savundu. Bu parçacıklara atom denir ve sonsuza kadar var olduklarına ve hareket edebildiklerine inanılır. Eski filozofların fikirlerine göre atomlar ölçülemeyecek kadar küçüktü ve şekil ve dış fark belirli cisimlere özellikler kazandırdı. Örneğin demir atomlarının birbirine geçmeleri ve bir katı oluşturmaları için "dişleri" olması gerekirken, su atomlarının suya akışkanlık sağlamak için tam tersine düzgün ve yuvarlanmaları gerekir. Atomların birbirleriyle bağımsız olarak etkileşime girme yetenekleriyle ilgili ilk varsayım, Epicurus tarafından yapıldı.
M.V. Lomonosov, maddenin yapısında iki aşamayı ayırt etti: elementler (anlayışımıza göre atomlar) ve cisimcikler (moleküller). Lomonosov, basit maddelerin aynı tip atomlardan ve farklı atomlardan karmaşık olanlardan oluştuğunu savundu.
Atom-moleküler teori, eski Yunan filozoflarının aksine, ifadelerini formüle ederken yalnızca deneysel verilere dayanan J. Dalton sayesinde dünya çapında tanınırlık kazandı. J. Dalton, atomun en önemli özelliklerinden birini tanıttı - atom kütlesi, göreli değerleri bir dizi element için belirlendi. Ancak keşiflerine rağmen, atom bölünmez olarak kabul edildi.
Deneysel kanıtlar elde ettikten sonra (XIX sonu - XX yüzyılın başı), atomun yapısının karmaşıklığı: fotoelektrik etkinin keşfi (aydınlandıklarında metallerin yüzeyinden elektrik yükü taşıyıcılarının emisyonu), katodik (akış) negatif yüklü parçacıkların - elektronlar, bir katot ve bir anot içeren bir tüpte) ve X-ışınları (katot ışınları bunlara etki ettiğinde, görünür ışığa benzer, ancak daha yüksek frekanslı maddeler tarafından güçlü elektromanyetik radyasyon emisyonu) maddeler), radyoaktivite (bir elementin diğerine, elektronların, pozitif yüklü ve diğer parçacıkların ve ayrıca X-ışınlarının emisyonunun olduğu kendiliğinden dönüşümü) atomun negatif ve pozitif yüklü parçacıklardan oluştuğu bulundu. birbirleriyle etkileşime girenler. Bu keşifler, atomun yapısının ilk modellerinin yaratılmasına ivme kazandırdı.
Atomun ilk modellerinden biri W. Thomson tarafından geliştirildi (1902) W. Thomson'a göre, bir atom bir grup pozitif yüklü maddedir, elektronlar içeride eşit olarak dağılmıştır ve bir hidrojen atomu pozitif yüklü bir toptur. hangi bir elektron (Şekil 1a). Bu model J. Thomson (1904) tarafından geliştirilmiştir (Şekil 1b). Aynı yıl, Japon fizikçi H. Nagaoka, atomun yapısının bir "Satürn modeli" önerdi ve atomun Satürn gezegenine benzer olduğunu öne sürdü - merkezde elektronların hareket ettiği halkalarla çevrili bir çekirdek var (Şekil 1). .1c).
Alman fizikçi Philip von Lenard tarafından, atomun her biri bir elektrik ikilisi olan son derece küçük nötr parçacıklardan (sonuç olarak, atomun çoğu bir boşluk) oluştuğuna göre başka bir model önerildi (Şekil 1d).
Pirinç. 1. Atomun yapısının modelleri: a - W. Thomson; b - J. Thomson; c - H. Nagaoka; Bay F. Lenard
Parçacıklarla yapılan deneylerden sonra, 1911'de. Rutherford sözde önerdi gezegen modeli atomun yapısı, güneş sisteminin yapısına benzer (atomun merkezinde, atomun neredeyse tüm kütlesini içeren, elektronların yörüngelerde hareket ettiği küçük, pozitif yüklü bir çekirdek). Gezegen modeli, N. Bohr, A. Sommerfeld ve diğerlerinin çalışmalarında daha da geliştirildi.
Atomun yapısının modern modeli, ana tezi mikropartiküllerin dalga niteliğinde olduğu ve dalgaların partiküllerin özellikleri olduğu kuantum mekaniği bilgisine dayanmaktadır. Kuantum mekaniği, bir çekirdeğin etrafında bir elektron bulma olasılığını dikkate alır. Elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu çekirdeğin etrafındaki boşluğa orbital denir.
izotoplar
İzotoplar, aynı nükleer yüke sahip ancak farklı kütlelere sahip atomlardır. Bu tür atomlar, elektron kabuğunun pratik olarak aynı yapısına sahiptir ve aynı elemente aittir. Farklı elementlerin doğal bileşiklerinin incelenmesi, periyodik sistem elementlerinin çoğunda kararlı izotopların varlığını gösterir. Periyodik tablonun tüm elementleri için doğal olarak oluşan izotopların sayısı 280'e ulaşır.
İzotopinin en çarpıcı örneği hidrojen - hidrojen, döteryum ve trityum izotopları olarak adlandırılabilir. Doğada hidrojen ve döteryum bulunur. Trityum yapay olarak elde edilir.
Kararsız izotoplara, yani kendiliğinden bozunma yeteneğine sahip olanlara radyoaktif izotoplar denir. Ayrıca belirli elementlerin doğal bileşiklerinde de bulunabilirler.
Atomun çekirdeğinin bileşimi. nükleer reaksiyonlar
Bir atomun çekirdeği, en önemlileri proton (p) ve nötron (n) olan birçok temel parçacık içerir. Protonun kütlesi 1.0073 amu, yük +1 iken, nötron elektriksel olarak nötrdür (yük 0) ve kütlesi 1.0087 amu'dur.
Çekirdeğin yapısının proton-nötron teorisine göre (DD Ivanenko, EN Gapon, 1932), hidrojen hariç tüm atomların çekirdeği, Z protonlarından ve (AZ) nötronlarından oluşur (Z, elementin sıra sayısıdır) , A kütle numarasıdır). Elektron sayısı proton sayısına eşittir.
burada N, nötron sayısıdır.
Çekirdeğin özellikleri, bileşimi ile belirlenir (p ve n sayıları). Yani örneğin oksijen atomunda 16 8 O 8 proton ve 16-8 = 8 nötron vardır ki bu kısaca 8p, 8n olarak yazılır.
Çekirdeklerin içinde p ve n (belirli koşullar altında) birbirine dönüşebilir:
burada e+ bir pozitrondur (kütlesi bir elektronun kütlesine ve +1 yüküne eşit bir temel parçacık) ve nötrinolar ve antinötrinolardır, kütlesi ve yükü sıfıra eşit olan, yalnızca döndürmek.
Nükleer reaksiyonlar - temel parçacıklarla veya birbirleriyle etkileşimlerinin bir sonucu olarak atom çekirdeğinin dönüşümü. Nükleer reaksiyonların denklemlerini yazarken, kütle ve yükün korunumu yasalarını dikkate almak gerekir. Örneğin: 27 13 Al + 4 2 He = 30 14 Si + 1 1 H.
Nükleer reaksiyonların bir özelliği, ortaya çıkan parçacıkların veya radyasyonun kinetik enerjisi şeklinde büyük miktarda enerjinin salınmasıdır.
Görevler:
1. S, Se, Al, Ru atomlarındaki proton, nötron ve elektron sayısını belirleyin.
2. Nükleer reaksiyonları bitirin: 14 7 N + 4 2 He =; 12 6 C + 1 0 n =.
Yanıtlar:
1.S: Z = 16, A = 32, dolayısıyla 16p, 16e, 32-16 = 16n
Se: Z = 34, A = 79, dolayısıyla 34p, 34e, 79-34 = 45n
Al: Z = 13, A = 27, dolayısıyla 13p, 13e, 27-13 = 14n
Ru: Z = 44, A = 101, dolayısıyla 44p, 44e, 101-44 = 57n
2.14 7 N + 4 2 He = 17 8 O + 1 1 H
12 6 C + 1 0 n = 9 4 Be + 4 2 He
Yükleniyor ...