Navnet "atom" er oversat fra græsk til "udeleligt". Alt omkring os - faste stoffer, væsker og luft - er bygget af milliarder af disse partikler.
Udseendet af versionen om atomet
Atomer blev først kendt i det 5. århundrede f. Kr., da den græske filosof Demokrit foreslog, at stof består af små partikler i bevægelse. Men så var det ikke muligt at kontrollere versionen af deres eksistens. Og selvom ingen kunne se disse partikler, blev ideen diskuteret, fordi den eneste måde, videnskabsmænd kunne forklare de processer, der foregår i den virkelige verden. Derfor troede de på eksistensen af mikropartikler længe før de kunne bevise dette faktum.
Kun i det 19. århundrede. de begyndte at blive analyseret som de mindste bestanddele af kemiske elementer, med de specifikke egenskaber af atomer - evnen til at indgå i forbindelser med andre i en strengt foreskrevet mængde. I begyndelsen af det 20. århundrede troede man, at atomer var de mindste partikler af stof, indtil det blev bevist, at de var opbygget af endnu mindre enheder.
Hvad er et kemisk grundstof lavet af?
Atom af et kemisk grundstof er en mikroskopisk byggesten af stof. Atomets molekylvægt er blevet det afgørende træk ved denne mikropartikel. Kun opdagelsen af Mendeleevs periodiske lov underbyggede, at deres typer er forskellige former for en enkelt sag. De er så små, at de ikke kan ses ved hjælp af almindelige mikroskoper, kun de mest kraftfulde elektroniske enheder. Til sammenligning er et hår på en menneskelig hånd en million gange bredere.
Et atoms elektroniske struktur har en kerne, der består af neutroner og protoner samt elektroner, som laver omdrejninger rundt om midten i konstante kredsløb, ligesom planeter omkring deres stjerner. Alle holdes sammen af elektromagnetisk kraft, en af de fire hovedkræfter i universet. Neutroner er partikler med en neutral ladning, protoner er udstyret med en positiv ladning og elektroner med en negativ. Sidstnævnte tiltrækkes af positivt ladede protoner, så de har en tendens til at forblive i kredsløb.
Atom-struktur
I den centrale del er der en kerne, der fylder minimumsdelen af hele atomet. Men undersøgelser viser, at næsten hele massen (99,9%) er placeret i den. Hvert atom indeholder protoner, neutroner, elektroner. Antallet af roterende elektroner i den er lig med den positive centrale ladning. Partikler med samme kerneladning Z, men forskellig atommasse A og antallet af neutroner i kernen N kaldes isotoper, og med samme A og forskellig Z og N kaldes isobarer. Elektron er den mindste partikel af stof med en negativelektrisk ladning e=1,6 10-19 coulomb. Ladningen af en ion bestemmer antallet af elektroner tabt eller opnået. Processen med metamorfose af et neutr alt atom til en ladet ion kaldes ionisering.
Ny version af atommodellen
Fysikere har opdaget mange andre elementarpartikler til dato. Atomets elektroniske struktur har en ny version.
Det menes, at protoner og neutroner, uanset hvor små de er, består af de mindste partikler kaldet kvarker. De udgør en ny model for konstruktionen af atomet. Som videnskabsmænd plejede at indsamle beviser for eksistensen af den tidligere model, forsøger de i dag at bevise eksistensen af kvarker.
RTM er fremtidens enhed
Moderne videnskabsmænd kan se atomare partikler af et stof på en computerskærm samt flytte dem over overfladen ved hjælp af et specielt værktøj kaldet et scanning tunneling microscope (RTM).
Dette er et computerstyret værktøj med en spids, der bevæger sig meget blidt nær materialets overflade. Når spidsen bevæger sig, bevæger elektroner sig gennem mellemrummet mellem spidsen og overfladen. Selvom materialet ser perfekt glat ud, er det faktisk ujævnt på atomniveau. Computeren laver et kort over stoffets overflade og skaber et billede af dets partikler, og dermed kan videnskabsmænd se atomets egenskaber.
Radioaktive partikler
Negativt ladede ioner kredser rundt om kernen i en tilstrækkelig stor afstand. Strukturen af et atom er sådan, at det er helter virkelig neutral og har ingen elektrisk ladning, fordi alle dens partikler (protoner, neutroner, elektroner) er i balance.
Et radioaktivt atom er et grundstof, der let kan sp altes. Dens centrum består af mange protoner og neutroner. Den eneste undtagelse er diagrammet over brintatomet, som har en enkelt proton. Kernen er omgivet af en sky af elektroner, det er deres tiltrækning, der får dem til at rotere rundt om midten. Protoner med samme ladning frastøder hinanden.
Dette er ikke et problem for de fleste små partikler, der har flere af dem. Men nogle af dem er ustabile, især store som uran, som har 92 protoner. Nogle gange kan hans center ikke modstå en sådan belastning. De kaldes radioaktive, fordi de udsender flere partikler fra deres kerne. Efter at den ustabile kerne er sluppet af med protonerne, danner de resterende protoner en ny datter. Den kan være stabil afhængig af antallet af protoner i den nye kerne, eller den kan dele sig yderligere. Denne proces fortsætter, indtil der er en stabil underordnet kerne tilbage.
Atomers egenskaber
Et atoms fysiske og kemiske egenskaber ændrer sig naturligt fra et grundstof til et andet. De er defineret af følgende hovedparametre.
Atommasse. Da mikropartiklernes hovedplads er optaget af protoner og neutroner, bestemmer deres sum tallet, som udtrykkes i atommasseenheder (amu) Formel: A=Z + N.
Atomradius. Radius afhænger af grundstoffets placering i Mendeleev-systemet, kemiskbindinger, antal naboatomer og kvantemekanisk virkning. Radius af kernen er hundrede tusinde gange mindre end radius af selve elementet. Strukturen af et atom kan miste elektroner og blive en positiv ion, eller tilføje elektroner og blive en negativ ion.
I Mendeleevs periodiske system indtager ethvert kemisk grundstof sin tildelte plads. I tabellen øges størrelsen af et atom, når du bevæger dig fra top til bund og falder, når du bevæger dig fra venstre mod højre. Herfra er det mindste grundstof helium, og det største er cæsium.
Valency. Et atoms ydre elektronskal kaldes valensskallen, og elektronerne i den har fået det tilsvarende navn - valenselektroner. Deres antal bestemmer, hvordan et atom er forbundet med de andre ved hjælp af en kemisk binding. Ved at skabe den sidste mikropartikel forsøger de at fylde deres ydre valensskaller.
Tyngekraft, tiltrækning er den kraft, der holder planeterne i kredsløb, fordi genstande frigivet fra hænderne falder til gulvet. En person bemærker tyngdekraften mere, men den elektromagnetiske handling er mange gange kraftigere. Den kraft, der tiltrækker (eller frastøder) ladede partikler i et atom er 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 gange stærkere end tyngdekraften i det. Men der er en endnu stærkere kraft i kernens centrum, som kan holde protoner og neutroner sammen.
Reaktioner i kerner skaber energi ligesom i atomreaktorer, hvor atomer er splittet. Jo tungere grundstoffet er, jo flere partikler er dets atomer bygget af. Hvis vi lægger det samlede antal protoner og neutroner i et grundstof sammen, finder vi ud af detmasse. For eksempel har uran, det tungeste grundstof, der findes i naturen, en atommasse på 235 eller 238.
Opdeling af et atom i niveauer
Et atoms energiniveauer er størrelsen af rummet omkring kernen, hvor elektronen er i bevægelse. Der er 7 orbitaler i alt, svarende til antallet af perioder i det periodiske system. Jo længere væk elektronens placering er fra kernen, jo større energireserve har den. Periodenummeret angiver antallet af atomare orbitaler omkring dens kerne. For eksempel er Kalium et grundstof i den 4. periode, hvilket betyder, at det har 4 energiniveauer af atomet. Nummeret på et kemisk grundstof svarer til dets ladning og antallet af elektroner omkring kernen.
Atom er en energikilde
Sandsynligvis den mest berømte videnskabelige formel blev opdaget af den tyske fysiker Einstein. Hun hævder, at masse ikke er andet end en form for energi. Ud fra denne teori er det muligt at omdanne stof til energi og ved formlen beregne, hvor meget der kan opnås. Det første praktiske resultat af denne transformation var atombomber, som først blev testet i Los Alamos-ørkenen (USA), og derefter eksploderede over japanske byer. Og selvom kun en syvendedel af sprængstoffet blev til energi, var atombombens ødelæggende kraft forfærdelig.
For at kernen kan frigive sin energi, skal den kollapse. For at opdele det er det nødvendigt at handle med en neutron udefra. Så bryder kernen op i to andre, lettere, samtidig med at den giver en enorm frigivelse af energi. Henfald fører til frigivelse af andre neutroner,og de fortsætter med at splitte andre kerner. Processen bliver til en kædereaktion, hvilket resulterer i en enorm mængde energi.
Fordele og ulemper ved at bruge nuklear reaktion i vor tid
Destruktiv kraft, som frigives under transformationen af stof, forsøger menneskeheden at tæmme ved atomkraftværker. Her foregår kernereaktionen ikke i form af en eksplosion, men som en gradvis frigivelse af varme.
Produktion af atomenergi har sine fordele og ulemper. Ifølge videnskabsmænd er det nødvendigt at bruge denne enorme energikilde for at opretholde vores civilisation på et højt niveau. Men det bør også tages i betragtning, at selv den mest moderne udvikling ikke kan garantere atomkraftværkernes fuldstændige sikkerhed. Derudover kan radioaktivt affald produceret under energiproduktion, hvis det opbevares forkert, påvirke vores efterkommere i titusinder af år.
Efter ulykken ved atomkraftværket i Tjernobyl betragter flere og flere mennesker produktionen af atomenergi for at være meget farlig for menneskeheden. Det eneste sikre kraftværk af denne art er Solen med dens enorme atomenergi. Forskere udvikler alle slags modeller af solceller, og måske i den nærmeste fremtid vil menneskeheden være i stand til at forsyne sig med sikker atomenergi.
