Atom Structură. Nivelurile energetice ale atomului. Protoni, neutroni, electroni

Numele de „atom“ din limba greacă înseamnă „indivizibil“. Tot in jurul nostru - solide, lichide și aer - este construit de miliarde de aceste particule.

Apariția versiunii atomului

Mai întâi de atomi a devenit cunoscut în secolul V î.Hr., când filozoful grec Democrit sugerat că materia este compusă din particule minuscule în mișcare. Dar atunci nu a fost posibil să se verifice versiunea existenței lor. Și, cu toate că nimeni nu a putut vedea aceste particule, ideea a fost discutată, pentru că numai oamenii de știință modul ar putea explica procesele care au loc în lumea reală. Prin urmare, ei au crezut în existența unor micro-particule cu mult timp înainte de timp au fost în măsură să dovedească acest fapt.

Abia în secolul al XIX-lea. analizate deoarece acestea au devenit cele mai mici elemente chimice constituente având proprietăți specifice atomi - capacitatea de a se uni cu alți compuși într-o cantitate strict desemnată. La începutul secolului XX se credea că atomii - particulele minime de materie, nu a fost încă dovedit că acestea sunt compuse din unități chiar mai mici.

Ce este un element chimic?

Atom al elementului chimic - blocul de construcție microscopică a materiei. Caracteristica definitorie a microparticulelor devin masa moleculară a atomului. Numai descoperirea legii periodice a rezonabile că opiniile lor sunt forme diverse lui Mendeleev de un singur material. Ele sunt atât de mici încât nu pot fi văzute cu ajutorul microscoape conventionale, doar cele mai puternice dispozitive electronice. Pentru comparație, părul mâna unui om este de un milion de ori mai mare.

Structura electronică a atomului are un nucleu format din protoni și neutroni și electroni, care se rotește în jurul centrului pe orbite regulate, cum ar fi planete în jurul stelelor lor. Acestea toate deținute împreună de forța electromagnetică, unul dintre primele patru din univers. Neutronii - o particule de sarcină neutre, dotate cu protoni și electroni pozitivi - negativi. Recente atras de protonii incarcati pozitiv, astfel încât acestea tind să rămână pe orbită.

Structura unui atom

În partea centrală are o porțiune de miez care umple atomul total minim. Dar studiile arată că aproape întreaga masă (99,9%) se află în ea. Fiecare atom contine protoni, neutroni, electroni. Numărul de electroni revolving în ea este egală cu taxa centrală pozitivă. Particulele cu aceeași sarcină Z nucleu dar diferit de masa atomică A și numărul de neutroni din nucleu sunt numite N izotopi și la aceeași A și diferite Z și N - isobars. Electronic - substanța particulă minimă cu o sarcină electrică negativă e = 1,6 x 10-19 coulombi. taxa Ion determină numărul de electroni pierdute sau câștigă. Procesul de metamorfoză atom neutru într-un ion încărcat se numește ionizare.

Noua versiune a modelului atomului

Fizicienii au descoperit până în prezent sunt multe alte particule elementare. Structura electronică a atomului are o nouă versiune.

Se crede că protonii și neutronii, indiferent cât de mici ar fi ele, sunt formate din cele mai mici particule, care sunt numite - quarcuri. Ele constituie un nou model pentru atom. De îndată ce oamenii de știință se adună dovezi pentru existența modelului precedent, iar acum ei încearcă să demonstreze existența quarci.

RTM - instrumentul viitor

Oamenii de stiinta moderni pot vedea pe computer monitoriza particulele atomice de materie, precum și deplasarea acestora pe întreaga suprafață cu ajutorul unui instrument special, care se numește un microscop de scanare de tunel (RTM).

инструмент с наконечником, который очень осторожно движется возле поверхности материала. Este un instrument computerizat , cu un vârf care se mișcă foarte atent în apropierea suprafeței materialului. Când sonda este în mișcare, electronii se deplasează prin spațiul dintre vârful și suprafața. Deși materialul arata foarte buna, de fapt, este neuniformă la nivel atomic. Calculatorul face suprafața cardului materialului, crearea unei imagini a particulelor sale, și oamenii de știință, astfel încât se pot vedea proprietățile atomului.

particule radioactive

ionii incarcati negativ sunt rotite în jurul miezului, la o distanță suficient de mare. Structura atomică, astfel încât acesta este într-adevăr un neutru și nu are nici o sarcină electrică, deoarece toate particulele (protoni, neutroni, electroni) sunt în echilibru.

Atomul radioactiv - este un element care poate fi ușor scindată. Centrul său este alcătuit din mai multe protoni și neutroni. Singura excepție este o diagramă a unui atom de hidrogen, care are un singur proton. Nucleul este înconjurat de un nor de electroni, este atracția lor este determinat să se rotească în jurul centrului. Protoni aceleași taxe se resping reciproc.

Aceasta nu este o problemă pentru cele mai multe particule mici, în care există mai multe. Dar unele dintre ele sunt instabile, mai ales în mari dimensiuni, cum ar fi uraniul, care are 92 de protoni. Uneori, centrul său nu poate rezista la astfel de sarcini. Radioactive, acestea sunt numite, din cauza faptului că emit mai multe particule din nucleu. Odată eliberat de nucleul instabil de protoni, restul reprezintă o nouă filială. Acesta poate fi stabil, în funcție de numărul de protoni din nucleu nou, și poate fi divizat în continuare. Acest proces continuă până când nu există nici un nucleu fiica mai stabil.

Proprietățile atomilor

Proprietățile fizico-chimice ale atomului variază în mod natural de la un element la altul. Acestea sunt definite de următorii parametri de bază.

masa atomică. Deoarece microparticule locul de bază ocupa protoni și neutroni, atunci suma numărului de clienți potențiali, care este exprimată în unități atomice de masă (uam) Formula: A = Z + N.

Raza atomică. Raza depinde de amplasarea elementului în sistemul periodic al legăturii chimice, cantitățile atomilor învecinate și acțiune mecanică cuantică. raza nucleului este de o sută de mii de ori mai mică decât raza elementului. atom Structura poate pierde electroni și convertit într-un ion pozitiv sau adăugați electroni și devin ioni negativi.

În tabelul periodic al lui Mendeleev orice element chimic ocupă locul atribuit. Dimensiunea atom Tabelul crește atunci când se deplasează în jos și scade atunci când se deplasează de la stânga la dreapta. Ca urmare a acestui, cel mai mic element - este heliu, iar cel mai mare - cesiu.

Valence. Învelișul de electroni exterior al unui atom se numește banda de valență, iar electronii din ea numită respectiv - electronii de valență. Numărul lor specifică modul în care un atom este conectat la celălalt printr-o legătură chimică. Modalitate de a crea microparticule ultima încercare de a umple cochilia de valență exterioară.

Gravity atractie - este forța care menține planetele pe orbită, deoarece eliberat din mâinile de obiecte care se încadrează pe podea. Omul nu se mai vede gravitate, dar efectul electromagnetic este de multe ori mai puternic. Forța care atrage (sau repels) particulele încărcate în atom, 1000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 de ori mai puternic decât gravitate în ea. Dar, în centrul miezului, există încă o forță puternică capabil să mențină protoni și neutroni împreună.

Reacțiile din nucleele creează energie într-un reactor nuclear, unde sunt scindate atomii. Mai grele elementul, cantitățile mai mari de particule construit atomii săi. Dacă adăugați până la numărul total de protoni și neutroni într-un element, vom afla de greutatea sa. De exemplu, uraniu, cel mai greu element existent în natură, are o greutate atomică de 235 sau 238.

Fisiunea atomului la nivelurile

Nivelurile de energie ale atomului - este cantitatea de spațiu în jurul miezului, unde electronul se află în mișcare. In total sunt 7 orbitali corespunzătoare numărului de perioade din tabelul periodic. Cu cât este mai îndepărtat localizarea electronului din nucleu, rezervele mai semnificative de energie pe care le deține. Perioada, numărul indică numărul de orbitali atomici în jurul nucleului său. De exemplu, potasiu - perioada elementul 4, atunci acesta are un nivel de energie 4 atom. element chimic număr corespunde sarcinii sale și numărul de electroni în jurul nucleului.

Atom - sursa de energie

Probabil cel mai faimos formulă științifică descoperit de fizicianul german Einstein. Ea susține că masa nu este altceva decât o formă de energie. Pe baza acestei teorii, este posibil să se transforme materia în energie și calculat prin formula așa cum se poate obține. Primul rezultat practic al unei astfel de conversii devin bombe atomice care au fost testate mai întâi în deșert Los Alamos (USA), și apoi detonat deasupra orașelor japoneze. Și, deși doar o șeptime din explozivului transformată în energie, puterea distructivă a bombei atomice a fost oribil.

La miezul eliberat energia, acesta trebuie să fie distruse. Pentru a-l împărți, este necesar să se acționeze în afara neutronul. Apoi, nucleul dezintegrează în alte două, mai ușoare, oferind o eliberare mare de energie. Colapsul conduce la eliberarea altor neutroni, și continuă să împartă alte nuclee. Procesul este convertit într-o reacție în lanț, având ca rezultat crearea o mare cantitate de energie.

Pro și contra de a folosi o reacție nucleară în timpul nostru

putere de distrugere, care este eliberat în procesul de transformare a materiei, omenirea a fost încercarea de a îmblânzi centralele nucleare. Atunci când reacția nucleară nu are loc sub forma unei explozii, ci ca o pierdere de căldură treptată.

Energia nucleară are argumente pro și contra. Potrivit oamenilor de știință, în scopul de a menține civilizația noastră la un nivel ridicat, trebuie să utilizați această mare sursă de energie. Dar ține cont de faptul că, chiar și dezvoltarea cea mai modernă nu poate garanta securitatea completa a centralelor nucleare. De asemenea , obținute în producția de energie a deșeurilor radioactive sub depozitarea necorespunzătoare poate afecta urmașii noștri pentru zeci de mii de ani.

După accidentul de la Cernobâl mai multe persoane este producerea de energie nucleară este foarte periculos pentru omenire. Singura plantă în condiții de siguranță de acest fel este soarele cu o capacitate foarte mare de energie nucleară. Oamenii de știință sunt în curs de dezvoltare diferite modele de baterii solare, și, eventual, în viitorul apropiat, omenirea va fi în măsură să se furnizeze energia nucleară în condiții de siguranță.