Spørgsmål "Hvad består materie af?", "Hvad er materiens natur?" har altid optaget menneskeheden. Siden oldtiden har filosoffer og videnskabsmænd ledt efter svar på disse spørgsmål og skabt både realistiske og helt fantastiske og fantastiske teorier og hypoteser. Men bogstaveligt t alt for et århundrede siden kom menneskeheden så tæt som muligt på at opklare dette mysterium ved at opdage stoffets atomare struktur. Men hvad er sammensætningen af kernen i et atom? Hvad er det hele lavet af?
Fra teori til virkelighed
I begyndelsen af det tyvende århundrede var atomstrukturen holdt op med at være blot en hypotese, men var blevet en absolut kendsgerning. Det viste sig, at sammensætningen af kernen i et atom er et meget komplekst koncept. Den indeholder elektriske ladninger. Men spørgsmålet opstod: omfatter sammensætningen af atomet og atomkernen forskellige mængder af disse ladninger eller ej?
Planetarisk model
Oprindeligt mente man, at atomet var bygget meget som vores solsystem. ImidlertidDet viste sig hurtigt, at denne opfattelse ikke var helt korrekt. Problemet med en rent mekanisk overførsel af billedets astronomiske skala til et område, der optager milliontedele af en millimeter, har ført til en betydelig og dramatisk ændring i fænomenernes egenskaber og kvaliteter. Den største forskel var de meget strengere love og regler, som atomet er bygget efter.
Ulemper ved planetmodellen
For det første, da atomer af samme slags og grundstof skal være nøjagtigt ens med hensyn til parametre og egenskaber, skal kredsløbene for disse atomers elektroner også være de samme. Imidlertid kunne astronomiske legemers bevægelseslove ikke give svar på disse spørgsmål. Den anden modsigelse ligger i, at bevægelsen af en elektron langs kredsløbet, hvis velundersøgte fysiske love anvendes på den, nødvendigvis skal ledsages af en permanent frigivelse af energi. Som et resultat ville denne proces føre til udtømning af elektronen, som til sidst ville dø ud og endda falde ind i kernen.
Moderbølgestrukturog
I 1924 fremsatte den unge aristokrat Louis de Broglie en idé, der vendte det videnskabelige samfunds ideer om spørgsmål som atomets struktur, sammensætningen af atomkerner. Tanken var, at en elektron ikke bare er en bevægelig kugle, der kredser om kernen. Dette er et sløret stof, der bevæger sig i henhold til love, der ligner udbredelsen af bølger i rummet. Ret hurtigt blev denne idé udvidet til bevægelsen af enhver krop ii almindelighed forklarer, at vi kun bemærker den ene side af netop denne bevægelse, men den anden er faktisk ikke manifesteret. Vi kan se udbredelsen af bølger og ikke bemærke partiklens bevægelse eller omvendt. Faktisk eksisterer begge disse sider af bevægelse altid, og rotationen af en elektron i kredsløb er ikke kun bevægelsen af selve ladningen, men også udbredelsen af bølger. Denne tilgang er fundament alt forskellig fra den tidligere accepterede planetariske model.
Elementært fundament
Kernen i et atom er centrum. Elektroner kredser om det. Alt andet bestemmes af kernens egenskaber. Det er nødvendigt at tale om et sådant koncept som sammensætningen af kernen i et atom fra det vigtigste punkt - fra ladningen. Et atom indeholder et vist antal elektroner, der bærer en negativ ladning. Selve kernen har en positiv ladning. Ud fra dette kan vi drage visse konklusioner:
- En kerne er en positivt ladet partikel.
- Rundt om kernen er en pulserende atmosfære skabt af ladninger.
- Det er kernen og dens karakteristika, der bestemmer antallet af elektroner i et atom.
Kernel Properties
Kobber, glas, jern, træ har de samme elektroner. Et atom kan miste et par elektroner eller endda alle. Hvis kernen forbliver positivt ladet, så er den i stand til at tiltrække den rigtige mængde negativt ladede partikler fra andre legemer, hvilket vil tillade den at overleve. Hvis et atom mister et vist antal elektroner, så vil den positive ladning på kernen være større end resten af de negative ladninger. PÅI dette tilfælde vil hele atomet få en overskydende ladning, og det kan kaldes en positiv ion. I nogle tilfælde kan et atom tiltrække flere elektroner, og så bliver det negativt ladet. Derfor kan det kaldes en negativ ion.
Hvor meget vejer et atom?
Massen af et atom bestemmes hovedsageligt af kernen. Elektronerne, der udgør atomet og atomkernen, vejer mindre end en tusindedel af den samlede masse. Da masse betragtes som et mål for den energireserve, et stof har, anses dette faktum for at være utrolig vigtigt, når man studerer et spørgsmål som atomkernens sammensætning.
Radioaktivitet
De sværeste spørgsmål opstod efter opdagelsen af røntgenstråler. Radioaktive grundstoffer udsender alfa-, beta- og gammabølger. Men sådan stråling skal have en kilde. Rutherford i 1902 viste, at en sådan kilde er selve atomet, eller rettere, kernen. På den anden side er radioaktivitet ikke kun udsendelse af stråler, men også omdannelse af et grundstof til et andet med helt nye kemiske og fysiske egenskaber. Det vil sige, at radioaktivitet er en ændring i kernen.
Hvad ved vi om nuklear struktur?
For næsten hundrede år siden fremsatte fysikeren Prout ideen om, at grundstofferne i det periodiske system ikke er tilfældige former, men er kombinationer af brintatomer. Derfor kunne man forvente, at både ladningerne og massen af kerner ville blive udtrykt som heltal og multiple ladninger af brint selv. Dette er dog ikke helt rigtigt. Ved at studere egenskaberne af atomarekerner ved hjælp af elektromagnetiske felter fastslog fysikeren Aston, at grundstoffer, hvis atomvægt ikke var heltal og multipla, faktisk er en kombination af forskellige atomer og ikke ét stof. I alle tilfælde, hvor atomvægten ikke er et heltal, observerer vi en blanding af forskellige isotoper. Hvad er det? Hvis vi taler om sammensætningen af kernen i et atom, er isotoper atomer med samme ladning, men med forskellige masser.
Einstein og atomets kerne
Relativitetsteorien siger, at masse ikke er et mål, hvorved mængden af stof bestemmes, men et mål for den energi, som stof besidder. Derfor kan stof ikke måles efter masse, men efter ladningen, der udgør dette stof, og ladningens energi. Når den samme ladning nærmer sig en anden af samme, vil energien stige, ellers vil den falde. Dette betyder selvfølgelig ikke en ændring i sagen. Fra denne position er kernen i et atom følgelig ikke en energikilde, men snarere en rest efter dets frigivelse. Så der er en vis modsigelse.
Neutroner
Curies opdagede, da de blev bombarderet med alfapartikler af beryllium, nogle uforståelige stråler, der kolliderer med kernen af et atom og frastøder det med stor kraft. Men de er i stand til at passere gennem en stor tykkelse af stof. Denne modsigelse blev løst ved, at den givne partikel viste sig at have en neutral elektrisk ladning. Derfor blev det kaldt neutronen. Takket være yderligere forskning viste det sig, at neutronens masse er næsten den samme som protonens. Generelt er neutronen og protonen utrolig ens. Med at overvejeUd fra denne opdagelse var det absolut muligt at fastslå, at sammensætningen af kernen i et atom omfatter både protoner og neutroner og i lige store mængder. Alt faldt gradvist på plads. Antallet af protoner er atomnummeret. Atomvægt er summen af masserne af neutroner og protoner. En isotop kan også kaldes et grundstof, hvor antallet af neutroner og protoner ikke vil være det samme som hinanden. Som diskuteret ovenfor, i et sådant tilfælde, selvom elementet i det væsentlige forbliver det samme, kan dets egenskaber ændre sig væsentligt.
