Sa pag-aaral ng komposisyon ng materya, napagpasyahan ng mga siyentipiko na ang lahat ng bagay ay binubuo ng mga molekula at atomo. Sa mahabang panahon, ang atom (isinalin mula sa Griyego bilang "indivisible") ay itinuturing na pinakamaliit na yunit ng istruktura ng bagay. Gayunpaman, ipinakita ng mga karagdagang pag-aaral na ang atom ay may kumplikadong istraktura at, sa turn, ay may kasamang mas maliliit na particle.
Ano ang gawa sa atom?
Noong 1911, iminungkahi ng siyentipikong si Rutherford na ang atom ay may gitnang bahagi na may positibong singil. Ganito unang lumitaw ang konsepto ng atomic nucleus.
Ayon sa scheme ni Rutherford, na tinatawag na planetary model, ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus at elementarya na mga particle na may negatibong singil - mga electron na gumagalaw sa paligid ng nucleus, tulad ng pag-orbit ng mga planeta sa Araw.
Noong 1932, natuklasan ng isa pang siyentipiko, si Chadwick, ang neutron, isang particle na walang electric charge.
Ayon sa mga modernong konsepto, ang istraktura ng atomic nucleus ay tumutugma sa planetaryong modelo na iminungkahi ni Rutherford. Ang nucleus ay dinadalakaramihan sa atomic mass. Mayroon din itong positibong singil. Ang atomic nucleus ay naglalaman ng mga proton - mga particle na may positibong charge at neutron - mga particle na walang karga. Ang mga proton at neutron ay tinatawag na mga nucleon. Mga particle na may negatibong charge - mga electron - orbit sa paligid ng nucleus.
Ang bilang ng mga proton sa nucleus ay katumbas ng bilang ng mga electron na gumagalaw sa orbit. Samakatuwid, ang atom mismo ay isang particle na hindi nagdadala ng singil. Kung ang isang atom ay kumukuha ng mga electron ng ibang tao o nawawala ang sarili nito, ito ay magiging positibo o negatibo at tinatawag na isang ion.
Ang mga electron, proton at neutron ay sama-samang tinutukoy bilang mga subatomic na particle.
Ang singil ng atomic nucleus
Ang nucleus ay may charge number Z. Ito ay tinutukoy ng bilang ng mga proton na bumubuo sa atomic nucleus. Ang pag-alam sa halagang ito ay simple: sumangguni lamang sa periodic system ng Mendeleev. Ang atomic number ng elemento kung saan kabilang ang isang atom ay katumbas ng bilang ng mga proton sa nucleus. Kaya, kung ang oxygen na elemento ng kemikal ay tumutugma sa serial number 8, kung gayon ang bilang ng mga proton ay magiging katumbas din ng walo. Dahil pareho ang bilang ng mga proton at electron sa isang atom, magkakaroon din ng walong electron.
Ang bilang ng mga neutron ay tinatawag na isotopic number at tinutukoy ng letrang N. Maaaring mag-iba ang kanilang numero sa isang atom ng parehong elemento ng kemikal.
Ang kabuuan ng mga proton at electron sa nucleus ay tinatawag na mass number ng isang atom at tinutukoy ng titik A. Kaya, ang formula para sa pagkalkula ng mass number ay ganito ang hitsura: A=Z+N.
Isotopes
Sa kaso kapag ang mga elemento ay may pantay na bilang ng mga proton at electron, ngunit ibang bilang ng mga neutron, ang mga ito ay tinatawag na isotopes ng isang kemikal na elemento. Maaaring mayroong isa o higit pang isotopes. Inilalagay ang mga ito sa parehong cell ng periodic system.
Ang Isotopes ay may malaking kahalagahan sa chemistry at physics. Halimbawa, ang isang isotope ng hydrogen - deuterium - kasama ang oxygen ay nagbibigay ng isang ganap na bagong sangkap, na tinatawag na mabigat na tubig. Ito ay may ibang kumukulo at nagyeyelong punto kaysa karaniwan. At ang kumbinasyon ng deuterium sa isa pang isotope ng hydrogen - tritium ay humahantong sa isang thermonuclear fusion reaction at maaaring magamit upang makabuo ng malaking halaga ng enerhiya.
Mass ng nucleus at subatomic particle
Ang mga sukat at masa ng mga atom at subatomic na particle ay bale-wala sa mga konsepto ng tao. Ang laki ng mga butil ay humigit-kumulang 10-12cm. Ang masa ng isang atomic nucleus ay sinusukat sa pisika sa tinatawag na atomic mass units - amu
Para sa isang amu kumuha ng isang ikalabindalawa ng masa ng isang carbon atom. Gamit ang karaniwang mga yunit ng pagsukat (kilograms at gramo), ang masa ay maaaring ipahayag tulad ng sumusunod: 1 a.m.u.=1, 660540 10-24g. Sa ganitong paraan, ito ay tinatawag na absolute atomic mass.
Sa kabila ng katotohanan na ang atomic nucleus ay ang pinakamalalaking bahagi ng atom, ang mga sukat nito na nauugnay sa electron cloud na nakapalibot dito ay napakaliit.
Nuclear Forces
Atomic nuclei ay lubhang matatag. Nangangahulugan ito na ang mga proton at neutron ay hawak sa nucleus ng ilang pwersa. Ay hindimaaaring may mga electromagnetic na pwersa, dahil ang mga proton ay katulad ng mga particle na sinisingil, at alam na ang mga particle na may parehong singil ay nagtataboy sa isa't isa. Ang mga puwersa ng gravitational ay masyadong mahina upang hawakan ang mga nucleon nang magkasama. Samakatuwid, ang mga particle ay hawak sa nucleus sa pamamagitan ng ibang interaksyon - mga puwersang nuklear.
Nuclear interaction ay itinuturing na pinakamalakas sa lahat ng umiiral sa kalikasan. Samakatuwid, ang ganitong uri ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elemento ng atomic nucleus ay tinatawag na malakas. Ito ay naroroon sa maraming elementarya na mga particle, pati na rin sa mga electromagnetic na puwersa.
Mga tampok ng mga puwersang nuklear
- Maikling pagkilos. Ang mga puwersang nuklear, hindi tulad ng mga puwersang electromagnetic, ay nagpapakita lamang ng kanilang mga sarili sa napakaliit na distansya na maihahambing sa laki ng nucleus.
- Sisingilin ang kalayaan. Ang tampok na ito ay ipinakita sa katotohanan na ang mga puwersang nuklear ay kumikilos nang pantay sa mga proton at neutron.
- Saturation. Ang mga nucleon ng nucleus ay nakikipag-ugnayan lamang sa isang tiyak na bilang ng iba pang mga nucleon.
Core Binding Energy
Ang isa pang bagay ay malapit na nauugnay sa konsepto ng malakas na pakikipag-ugnayan - ang nagbubuklod na enerhiya ng nuclei. Ang enerhiyang nagbubuklod ng nuklear ay ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang hatiin ang isang atomic nucleus sa mga bumubuo nitong nucleon. Katumbas ito ng enerhiya na kinakailangan para makabuo ng nucleus mula sa mga indibidwal na particle.
Upang kalkulahin ang nagbubuklod na enerhiya ng isang nucleus, kailangang malaman ang masa ng mga subatomic na particle. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang masa ng isang nucleus ay palaging mas mababa kaysa sa kabuuan ng mga bumubuo nitong nucleon. Ang mass defect ay ang pagkakaiba sa pagitanang masa ng nucleus at ang kabuuan ng mga proton at electron nito. Gamit ang formula ng Einstein tungkol sa ugnayan sa pagitan ng masa at enerhiya (E=mc2), maaari mong kalkulahin ang enerhiya na nabuo sa panahon ng pagbuo ng nucleus.
Ang lakas ng nagbubuklod na enerhiya ng nucleus ay maaaring hatulan sa pamamagitan ng sumusunod na halimbawa: ang pagbuo ng ilang gramo ng helium ay gumagawa ng kasing dami ng enerhiya gaya ng pagkasunog ng ilang toneladang karbon.
Mga reaksyong nuklear
Ang nuclei ng mga atom ay maaaring makipag-ugnayan sa nuclei ng iba pang mga atomo. Ang ganitong mga pakikipag-ugnayan ay tinatawag na nuclear reactions. Mayroong dalawang uri ng reaksyon.
- Mga reaksyon ng fission. Nagaganap ang mga ito kapag ang mas mabibigat na nuclei ay nasira sa mas magaan bilang resulta ng pakikipag-ugnayan.
- Mga reaksyon ng synthesis. Ang proseso ay ang kabaligtaran ng fission: ang nuclei ay nagbanggaan, sa gayon ay bumubuo ng mas mabibigat na elemento.
Lahat ng reaksyong nuklear ay sinasamahan ng pagpapalabas ng enerhiya, na pagkatapos ay ginagamit sa industriya, sa militar, sa enerhiya at iba pa.
Pagkapamilyar sa komposisyon ng atomic nucleus, maaari nating gawin ang mga sumusunod na konklusyon.
- Ang atom ay binubuo ng isang nucleus na naglalaman ng mga proton at neutron, at mga electron sa paligid nito.
- Ang mass number ng isang atom ay katumbas ng kabuuan ng mga nucleon ng nucleus nito.
- Ang mga nuclon ay pinagsasama-sama ng malakas na puwersa.
- Ang napakalaking puwersa na nagpapanatili sa atomic nucleus na matatag ay tinatawag na nuclear binding energies.
