Struktur atom. Energinivåene til atomet. Protoner, nøytroner, elektroner

Navnet "atom" fra gresk betyr "udelelig". Alle rundt oss - faste stoffer, væsker og luft - er bygget av milliarder av disse partiklene.

Utseendet av den versjonen av atomet

Først av atomer det ble kjent i V århundre før Kristus, da den greske filosofen Demokrits foreslåtte den saks skyld er sammensatt av små partikler som beveger seg. Men så var det ikke mulig å sjekke hvilken versjon av deres eksistens. Og selv om ingen kunne se disse partiklene, ble ideen diskutert, fordi den eneste måten forskerne kunne forklare prosesser som skjer i den virkelige verden. Derfor, de trodde på eksistensen av mikropartikler lenge før den tid var i stand til å bevise dette faktum.

Bare i XIX århundre. analysert som de ble de minste inngående kjemiske elementer med spesifikke egenskaper atomer - evne til å delta med andre forbindelser i en strengt angitte mengde. Ved begynnelsen av XX-tallet ble det antatt at atomer - minstestoffpartikler, har ennå ikke blitt bevist at de er sammensatt av enda mindre enheter.

Hva er et grunnstoff?

Atom av det kjemiske element - mikroskopisk byggekloss av materie. Den definerende karakteristikk av mikropartiklene blir den molekylære massen av atomet. Bare oppdagelsen av den periodiske lov Mendelejev er rimelig at deres synspunkter er ulike former for ett materiale. De er så små at de ikke kan ses med konvensjonelle mikroskoper, bare de mest kraftfulle elektroniske enheter. Til sammenligning håret av en manns hånd er en million ganger større.

Den elektroniske struktur av atom har en kjerne bestående av protoner og nøytroner og elektroner, som dreier rundt sentrum på vanlige baner som planeter rundt sine stjerner. De alle holdt sammen av den elektromagnetiske kraft, en av de fire topp i universet. Nøytroner - en nøytral ladningspartikler, utrustet med positive protoner og elektroner - negativ. Siste tiltrukket av de positivt ladede protoner, slik de pleier å bo i bane.

Strukturen av et atom

I den sentrale del har en sentral del som fyller den minimale totale atom. Men studier viser at nesten hele massen (99,9%) ligger i den. Hvert atom inneholder protoner, nøytroner, elektroner. Antallet roterende elektroner i den er lik den positive sentrale ladning. Partikler med samme ladning Z nucleus men forskjellig atommasse A og antallet nøytroner i kjernen er kalt N isotoper og på samme A og forskjellig Z og N - isobarer. Elektronisk - minimums partikkelstoff med en negativ elektrisk ladning e = 1,6 x 10 til 19 coulomb. Ion kostnad bestemmer antall tapte eller øker elektroner. Prosessen metamorfose nøytralt atom i et ladet ion kalles ionisering.

Den nye versjonen av modellen av atomet

Fysikere har oppdaget hittil er mange andre elementærpartikler. Den elektroniske struktur av atom har en ny versjon.

Det antas at de protoner og nøytroner, uansett hvor små de enn er, er bygget opp av de minste partikler, som kalles - kvarker. De utgjør en ny modell for atomet. Så snart forskerne samle bevis for eksistensen av den forrige modellen, og nå er de prøver å bevise eksistensen av kvarker.

RTM - fremtidens instrument

Moderne forskere kan se på datamaskinen overvåke atomstoffpartikler, så vel som å bevege dem over overflaten ved hjelp av et spesielt verktøy, som kalles et avsøkende tunneleringsmikroskop (RTM).

инструмент с наконечником, который очень осторожно движется возле поверхности материала. Det er et dataverktøy med en spiss som beveger seg meget nøye nær overflaten av materialet. Når sonden er i bevegelse, beveger elektroner seg gjennom gapet mellom spissen og overflaten. Selv om materialet ser veldig glatt, faktisk, det er ujevn på atomnivå. Datamaskinen gjør at kortet overflaten av materialet, å skape et bilde av sine partikler, og forskere, så kan se egenskapene til atom.

radioaktive partikler

Negativt ladede ioner er slått rundt kjernen med en tilstrekkelig stor avstand. Atomstrukturen slik at det virkelig er en nøytral og ikke har noen elektrisk ladning, fordi samtlige partikler (protoner, nøytroner, elektroner) er i balanse.

Den radioaktivt atom - er et element som lett kan spaltes. Dens senter består av mange protoner og nøytroner. Eneste unntaket er et diagram av et hydrogenatom, som har en enkelt proton. Kjernen er omgitt av en sky av elektroner, er det deres tiltrekning bringes til å rotere rundt senteret. Protoner samme kostnader frastøte hverandre.

Dette er ikke et problem for de fleste små partikler, der det er flere. Men noen av dem er ustabile, spesielt i stor størrelse, for eksempel uran, som har 92 protoner. Noen ganger er det senteret kan ikke tåle slike belastninger. Radioaktiv, kalles de på grunn av det faktum at avgi flere partikler fra dens kjerne. Når frigjort fra den ustabile kjernen av protoner, det gjenværende utgjør en ny datterselskap. Det kan være stabil, avhengig av antall protoner i det nye kjernen, og kan deles opp ytterligere. Denne prosessen fortsetter til det ikke er mer stabil datter kjerne.

Egenskapene av atomer

Fysio-kjemiske egenskaper for den atom naturligvis variere fra ett element til et annet. De er definert av de følgende grunnleggende parametrene.

Atommasse. Siden den grunnleggende sted mikropartiklene oppta protoner og nøytroner, så summen av antall ledninger, som er uttrykt i atommasseenheter (amu) Formel: A = Z + N.

Den atomradius. Radien er avhengig av plasseringen av elementet i det periodiske system av den kjemiske binding kan mengdene av naboatomer og kvantemekanisk handling. radius av kjernen er hundre tusen ganger mindre enn radien av elementet. Struktur atom kan miste elektroner og omdannet til en positiv ion eller legge til elektroner og blir negative ioner.

I det periodiske system av Mendeleev en hvilken som helst kjemisk element inntar sin tildelte plass. Tabell atom størrelse øker når man beveger seg nedover, og avtar da beveger seg fra venstre til høyre. Som følge av dette, det minste element - er helium, og den høyeste - cesium.

Valence. Den ytre elektronskall av et atom kalles valensbåndet, og elektronene i det som kalles henholdsvis - valenselektronene. Deres antall spesifiserer hvordan atom er forbundet med andre via kjemisk binding. Måte å skape mikropartikler siste forsøk på å fylle deres ytre valens skall.

Gravity attraksjon - er kraften som holder planetene i bane, fordi det utstedt fra hendene til gjenstander faller på gulvet. Man ser ikke lenger tyngdekraften, men det elektromagnetiske effekten er mange ganger kraftigere. Den kraft som tiltrekker (eller frastøter) de ladede partikler i atom, 1000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 ganger kraftigere enn tyngdekraften i den. Men i midten av kjernen, er det fortsatt en sterk kraft som kan holde protoner og nøytroner sammen.

Reaksjonene i kjerner skape energi i en kjernereaktor, hvor atomene er spaltet. Jo tyngre element, vil de større mengder av partikler inne dens atomer. Hvis du legger opp det totale antall protoner og nøytroner i et element, får vi vite av sin vekt. For eksempel, uran, den tyngste element som finnes i naturen, har en atomvekt på 235 eller 238.

Fisjon av atomet til nivåene

Energinivåene til atomet - er mengden av plass rundt kjernen, hvor elektronet er i bevegelse. Det er totalt 7 orbitaler som svarer til antallet av perioder i det periodiske system. Jo mer avsidesliggende plasseringen av elektron fra kjernen, de mer betydelige energireserver det holder. Periode, tallet angir antallet atomorbitalene rundt dens kjerne. For eksempel, kalium - elementet 4 periode, da den har en 4 atom energinivå. Antall kjemisk element korresponderer til sin ladning, og antallet elektroner rundt kjernen.

Atom - energikilden

Trolig den mest kjente vitenskapelig formel oppdaget av den tyske fysikeren Einstein. Hun hevder at massen er ikke annet enn en form for energi. Basert på denne teorien, er det mulig å snu materie til energi, og beregnes ved hjelp av formelen som det kan bli. Den første praktiske resultatet av en slik konvertering bli atombomber som først ble testet i ørkenen Los Alamos (USA), og deretter detonert i løpet av japanske byer. Og selv om bare en syvendedel av den eksplosive omdannes til energi, ødeleggende kraften av atombomben var fryktelig.

Til kjernen frigjøres sin energi, må den bli ødelagt. Å dele det, er det nødvendig å opptre utenfor nøytron. Da kjernen brytes ned to andre, lettere, noe som gir en stor frigjøring av energi. Sammenbruddet fører til frigjøring av andre nøytroner, og de fortsetter å dele andre kjerner. Prosessen er omdannet til en kjedereaksjon, noe som resulterer i å skape en stor mengde energi.

Fordeler og ulemper ved bruk av en kjernefysisk reaksjon i vår tid

Destruktiv kraft, som frigjøres i transformasjonen av materie, menneskeheten har forsøkt å temme atomkraftverk. Hvor kjernereaksjonen som finner sted ikke i form av en eksplosjon, men som en gradvis varmetap.

Kjernekraft har sine fordeler og ulemper. Ifølge forskere, for å opprettholde vår sivilisasjon på et høyt nivå, må du bruke denne stor kilde til energi. Men husk at selv de mest moderne utvikling ikke kan garantere full sikkerhet for kjernekraftverk. Også oppnådd i produksjon av energi radioaktivt avfall i henhold til feil oppbevaring kan påvirke våre etterkommere for titusener av år.

Etter Tsjernobyl-ulykken flere mennesker er produksjon av atomenergi er svært farlig for menneskeheten. Den eneste trygge anlegg av denne typen er solen med sin enorme atomenergi kapasitet. Forskere utvikler ulike modeller av solceller, og muligens i nær fremtid, vil menneskeheten kunne gi seg med trygg atomenergi.