Склад ядра атама. ядро атама

Пытанні «З чаго складаецца матэрыя?», «Якая прырода матэрыі?» Заўсёды займалі чалавецтва. Яшчэ з старажытных часоў філосафы і навукоўцы шукалі адказы на гэтыя пытанні, ствараючы як рэалістычныя, так і зусім дзіўныя і фантастычныя тэорыі і гіпотэзы. Аднак літаральна стагоддзе таму чалавецтва падышло да разгадкі гэтай таямніцы максімальна блізка, адкрыўшы атамарнага структуру матэрыі. Але які склад ядра атама? З чаго ўсё складаецца?

Ад тэорыі да рэальнасці

Да пачатку дваццатага стагоддзя атамарнага структура перастала быць толькі гіпотэзай, а стала абсалютным фактам. Аказалася, што склад ядра атама - паняцце вельмі складанае. У яго склад уваходзяць электрычныя зарады. Але ўзнікла пытанне: склад атама і атамнага ядра ўключаюць у сябе розная колькасць гэтых зарадаў ці не?

планетарная мадэль

Першапачаткова ўяўлялі, што атам пабудаваны вельмі падобна на нашу Сонечную сістэму. Аднак даволі хутка аказалася, што падобнае ўяўленне не зусім дакладна. Праблематыка чыста механічнага пераносу астранамічнага маштабу карціны ў вобласць, якая займае мільённыя долі міліметра, пацягнула за сабой істотнае і рэзкае змяненне уласцівасцяў і якасцяў з'яў. Галоўнае адрозненне заключалася ў значна больш жорсткіх законах і правілах, па якіх пабудаваны атам.

Недахопы планетарнай мадэлі

Па-першае, таму што атамы аднаго роду і элемента па параметрах і ўласцівасцям павінны быць цалкам аднолькавыя, то і арбіты ў электронаў гэтых атамаў таксама павінны быць аднолькавыя. Аднак законы руху астранамічных тэл не змаглі даць адказы на гэтыя пытанні. Другая супярэчнасць заключаецца ў тым, што рух электрона па арбіце, калі ўжыць да яго добра вывучаныя фізічныя законы, павінна абавязкова суправаджацца перманентным вылучэннем энергіі. У выніку гэты працэс прывёў бы да знясілення электрона, які ў канчатковым выніку затухнул бы і нават упаў на ядро.

Хвалевая структура маці і

У 1924 годзе малады арыстакрат Луі дэ Бройлем высунуў думка, якая перавярнула ўяўленні навуковай супольнасці аб такіх пытаннях як будова атама, склад атамных ядраў. Ідэя заключалася ў тым, што электрон - гэта не проста рухаецца шарык, які круціцца вакол ядра. Гэта размытая субстанцыя, якая рухаецца па законах, якія нагадваюць распаўсюд хваль у прасторы. Даволі хутка гэта ўяўленне распаўсюдзілі і на рух любога цела ў цэлым, патлумачыўшы, што мы заўважаем толькі адзін бок гэтага самага руху, а вось другая фактычна не праяўляецца. Мы можам бачыць распаўсюджванне хваль і не заўважыць рух часціцы, альбо ж наадварот. На самай жа справе абедзве гэтыя бакі руху заўсёды існуюць, і кручэнне электрона па арбіце - гэта не толькі перасоўванне самага зарада, але таксама і распаўсюджванне хваль. Такі падыход кардынальна адрозніваецца ад прынятай раней планетарнай мадэлі.

элементарная аснова

Ядро атама - гэта цэнтр. Вакол яго і круцяцца электроны. Ўласцівасцямі менавіта ядра абумоўлена ўсё астатняе. Казаць пра такое паняцце як склад ядра атама неабходна з самага важнага моманту - з зарада. У складзе атама назіраецца пэўная колькасць электронаў, якія нясуць адмоўны зарад. Само ж ядро валодае станоўчым зарадам. З гэтага можна зрабіць пэўныя высновы:

1. Ядро - гэта зараджаная станоўча часціца.
2. Вакол ядра знаходзіцца пульсуючая атмасфера, якая ствараецца зарадамі.
3. Менавіта ядро і яго характарыстыкі вызначаюць колькасць электронаў у атаме.

ўласцівасці ядра

Медзь, шкло, жалеза, дрэва валодаюць аднолькавымі электронамі. Атам можа страціць пару электронаў або нават усе. Калі ядро застаецца зараджана станоўча, то яно здольна прыцягнуць патрэбную колькасць адмоўна зараджаных часціц з іншых целаў, што дазволіць яму захавацца. Калі атам губляе некаторы колькасць электронаў, то станоўчы зарад у ядра будзе больш, чым рэшту адмоўных зарадаў. У гэтым выпадку і ўвесь атам набудзе залішняя зарад, і яго можна будзе назваць станоўчым іёнам. У некаторых выпадках атам можа прыцягнуць большую колькасць электронаў, і тады ён стане адмоўна зараджаным. Такім чынам, яго можна будзе назваць адмоўным іёнам.

Колькі важыць атам?

Маса атама ў асноўным вызначаецца ядром. Электроны, якія ўваходзяць у склад атама і атамнага ядра, важаць мене адной тысячнай ад агульнай масы. Так як масу лічаць мерай запасу энергіі, якім валодае рэчыва, то гэты факт лічыцца неймаверна важным пры вывучэнні такога пытання, як склад ядра атама.

радыеактыўнасць

Найбольш складаныя пытанні з'явіліся пасля адкрыцця рэнтгенаўскіх прамянёў. Радыеактыўныя элементы выпраменьваюць альфа-, бэта-і гама-хвалі. Але такое выпраменьванне павінна мець крыніца. Радэрфорд ў 1902 годзе паказаў, што такой крыніцай з'яўляецца сам атам, а дакладней сказаць, ядро. З іншага боку, радыеактыўнасць - гэта не толькі выпусканне прамянёў, а і пераклад аднаго элемента ў іншы, з зусім новымі хімічнымі і фізічнымі ўласцівасцямі. Гэта значыць радыеактыўнасць - гэта змена ядра.

Што мы ведаем пра ядзерную структуры?

Амаль сто гадоў таму фізік Проут высунуў думка пра тое, што элементы ў перыядычнай сістэме не зьяўляюцца няскладнымі формамі, а ўяўляюць сабой камбінацыі атамаў вадароду. Таму можна было чакаць, што і зарады, і масы ядраў будуць выяўляцца праз цэлыя і кратныя зарады самога вадароду. Аднак гэта не зусім так. Вывучаючы ўласцівасці атамных ядраў пры дапамозе электрамагнітных палёў, фізік Астан усталяваў, што элементы, атамныя вагі у якіх не з'яўляліся цэлымі і кратнымі, на самай справе - камбінацыя розных атамаў, а не адно рэчыва. Ва ўсіх выпадках, калі атамную вагу ня цэлы лік, мы назіраем сумесь розных ізатопаў. Што гэта такое? Калі казаць пра склад ядра атама, ізатопы - атамы з аднолькавымі зарадамі, але з рознымі масамі.

Эйнштэйн і ядро атама

Тэорыя адноснасці кажа, што маса - гэта не мера, па якой вызначаюць колькасць матэрыі, а мера энергіі, якой валодае матэрыя. Адпаведна, матэрыю можна вымераць ня масай, а зарадам, які складае гэтую матэрыю, і энергіяй зарада. Калі аднолькавы зарад набліжаецца да іншага такога ж, энергія будзе павялічвацца, у адваротным выпадку - змяншацца. Гэта, несумненна, не азначае змяненне матэрыі. Адпаведна, з гэтай пазіцыі ядро атама - гэта не крыніца энергіі, а хутчэй, рэшту пасля яе вылучэння. Значыць, існуе нейкае супярэчнасць.

нейтроны

Муж і жонка Кюры пры бамбардзіроўцы альфа-часціцамі берылію адкрылі нейкія незразумелыя прамяні, якія, сутыкаючыся з ядром атама, адштурхваюць яго з велізарнай сілай. Аднак яны здольныя праходзіць скрозь вялікую таўшчыню рэчывы. Гэта супярэчнасць вырашылася тым, што дадзеная часціца апынулася з нейтральным электрычным зарадам. Адпаведна, яе і назвалі нейтрона. Дзякуючы далейшым даследаваннях аказалася, што маса нейтрона амаль такая ж, як і ў пратона. Увогуле-то кажучы, нейтрон і пратон неверагодна падобныя. З улікам гэтага адкрыцця вызначана можна было ўсталяваць, што ў склад ядра атама ўваходзяць і пратоны, і нейтроны, прычым у аднолькавых колькасцях. Усё паступова станавілася на месца. Лік пратонаў - атамны нумар. Атамны вага - гэта сума мас нейтронаў і пратонаў. Ізатопам можна ж назваць элемент, у якім колькасць нейтронаў і пратонаў будзе не роўным адзін аднаму. Як ужо гаварылася вышэй, у такім выпадку, хоць элемент застаецца фактычным тым жа самым, яго ўласцівасці могуць істотна змяніцца.