Поиск





Воскресенье, 16.02.2020, 23:14
Приветствую Вас Гость | RSS
Всё что нас окружает имеет свою загадку...
Главная | Регистрация | Вход


Главная » Ядерная физика

Строение атома - ядро и электроны

Атом — всего окружающего нас материального мира.

Мысль о том, что все бесконечно огромное разнообразие веществ в природе состоит из ничтожно малых и невидимых глазу частичек, не поддающихся дальнейшему делению (дроблению), приходила в голову еще мудрецам Древнего Востока, Индии, Китая, Греции. Но это все было плодом размышлений, раздумий и догадок, порой даже гениальных, а не результатом опытов или научных обобщений. Наиболее полно эта догадка была высказана древнегреческим философом Левкиппом и его учеником Демокритом, жившими за четыре века до нашей эры. Демокриту принадлежит и слово «атом» — неделимый, которое он дал таким неделимым частицам материи. Эти два великих мыслителя древности, а к ним можно еще прибавить Эпикура и Лукреция Кара, положили начало материалистическому пониманию явлений природы — философскому учению о вечности материи, ее несотворимости, неуничтожении и вечном круговороте в природе.

Но только спустя 17 веков эти догадки древних ученых сумел переложить на язык подлинной науки великий русский ученый М. В. Ломоносов. В основу предложенной им теории строения вещества легло существование «корпускул» (молекул), которые состоят из химических элементов, или «нечувствительных физических частичек» — атомов. Все движение материи, учил Ломоносов, сводится к движению атомов и является причиной всех без исключения изменений, происходящих в природе. Движение атомов в веществе определяет и степень нагрева его, или температуру. Он же тогда предсказал и существование самой низкой возможной температуры — абсолютного нуля, при которой тепловое движение «нечувствительных частичек» вещества прекращается вовсе.

Самую крошечную порцию любого вещества окружающего мира, которая все еще полностью сохраняет все свойства этого вещества, назвали молекулой. При делении молекула вещества прекращает свое самостоятельное существование и распадается на атомы — самые маленькие частицы сравнительно небольшого числа отличных друг от друга химических элементов.

Исследуя шаг за шагом всевозможные природные вещества, открывая новые элементы, химики все точнее и точнее устанавливали их отличительные черты и свойства. В ходе этого кропотливого и длительного изучения обнаружилось много удивительного и просто непонятного. Атомы одних элементов были чрезвычайно легкими, других — крайне тяжелыми. Одни элементы вступали друг с другом в столь энергичное взаимодействие — реакцию, что их приходилось держать отдельно и далеко друг от друга. С другими же элементами этого проделать нельзя было ни при каких условиях.

Все это не могло не волновать ученых. В хаотическом беспорядке фактов нет-нет да угадывались некие закономерности, свидетельствовавшие о наличии какого-то строгого, но пока еще неведомого порядка. Кажущийся хаос, видимо, был не в природе, а в отрывочных, неполных знаниях ученых. И этот порядок требовалось установить в первую очередь. Честь раскрыть сложную, тщательно скрываемую тайну природы выпала на долю выдающегося русского ученого, профессора химии Петербургского технологического института Дмитрия Ивановича Менделеева.

Догадка о конечности атома просуществовала более тысячелетия. И понадобилось лишь несколько десятков лет, чтобы с полной бесспорностью установить, что неделимость атомов — заблуждение, правда, отражающее общую идею древних философов-материалистов о неделимости первооснов материи.

Атомы химических элементов оказались вовсе не атомами, а целыми своеобразными мирами относительно огромной протяженности, построенными из более простых деталей — частиц. И хотя ученые назвали их элементарными — простейшими — частицами, весь ход развития науки наших дней свидетельствует о том, что и они являются далеко не элементарными.

Первое и основноеатом оказался состоящим из двух главных частей — тяжелого, положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, и легкой оболочки, состоящей из атомов электричества — электронов, с огромной скоростью вращающихся вокруг ядра, но никогда на него не падающих. Диаметр атома равен приблизительно одной стомиллионной доле сантиметра (10-8 см), а его ядро — меньше примерно в 10 000 — 100 000 раз.

Атом самого легкого в природе элемента — водорода — состоит из двух частиц: ядра, масса которого равна 1,6724*10-24 г, и вращающегося вокруг него единственного электрона с массой, равной 9,1085 * 10-28 г, что примерно в 1836 раз меньше массы ядра этого атома. У гелия — следующего после водорода элемента периодической системы — вокруг ядра вращаются два электрона, у лития — 3, у кислорода — 8, у железа — 26, у урана — 92 электрона.

Чтобы не усложнять до бесконечности расчеты, обычно массу всех атомов химических элементов выражают в относительных единицах по отношению к 1/16 части массы основного изотопа кислорода 8O16.

Ядро атома заряжено положительно, а каждый из вращающихся вокруг него электронов несет с собой отрицательный электрический заряд, который никогда не бывает меньше строго определенной величины, называемой элементарным электрическим зарядом. Положительный электрический заряд ядра атома в точности равен сумме отрицательных зарядов электронов, находящихся в электронной оболочке атома. Поэтому в нормальном состоянии атом электрически нейтрален. Число положительных зарядов ядра атома и определяет собой атомный или порядковый номер данного элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Под действием внешних причин ядро атома может терять или захватывать электроны, в зависимости от чего оно становится или положительным (в случае потери электронов), или отрицательным ионом, если на время захватило лишний электрон от соседнего атома или из числа свободных электронов, присутствующих в окружающей его среде.

Электроны на своих орбитах удерживаются силами электрического притяжения между ними и ядром атома и образуют единую согласованную систему, причем каждый из электронов в зависимости от расстояния, на котором он вращается вокруг ядра, обладает определенным запасом энергии. Чем дальше электрон удален от ядра, тем большей энергией он обладает, хотя с увеличением этого расстояния связь его с ядром, естественно, ослабевает. Однако ни один из электронов не может пребывать в одном и том же энергетическом состоянии (на одной и той же орбите), что и другие электроны, поэтому в электронной оболочке электроны располагаются слоями. В каждом слое может находиться не больше определенного числа электронов: в первом, ближайшем от ядра слое — 2, во втором — 8, в третьем—18, в четвертом — 32 и т. д. После второго слоя электронные орбиты разбиваются на подслои.

Химические свойства атома — способность вступать в те или иные химические реакции — определяются, как правило, электронами самых внешних слоев, так как, будучи слабее всех связанными со своим ядром, они легче вступают во взаимодействие с другими атомами.

При всех химических преобразованиях веществ окружающей нас природы всегда и неизменно происходит превращение некоторых сложных веществ в простые и обратно — простых в сложные. Эти процессы всегда сопровождаются затратой или выделением энергии.

Категория: Ядерная физика | Добавил: braveahiles (24.07.2012)
Просмотров: 7092 | | Рейтинг: 0.0/0
Интересный материал? Поделитесь с друзьями:
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:

Copyright Science Corp © 2020