Ngayon ay sasabihin namin sa iyo ang tungkol sa kung ano ang antas ng enerhiya ng isang atom, kapag ang isang tao ay nakatagpo ng konseptong ito, at kung saan ito inilalapat.
Pisika ng paaralan
Unang nakatagpo ng agham ang mga tao sa paaralan. At kung sa ikapitong taon ng pag-aaral, ang mga bata ay nakakahanap pa rin ng bagong kaalaman sa biology at kimika na kawili-wili, pagkatapos ay sa mga senior na klase ay nagsisimula silang matakot. Kapag ang turn ng atomic physics ay dumating, ang mga aralin sa disiplina na ito ay nagbibigay-inspirasyon lamang ng pagkasuklam para sa hindi maunawaan na mga gawain. Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na ang lahat ng mga pagtuklas na ngayon ay naging boring na mga paksa sa paaralan ay may isang di-maliit na kasaysayan at isang buong arsenal ng mga kapaki-pakinabang na aplikasyon. Ang pag-alam kung paano gumagana ang mundo ay parang pagbubukas ng isang kahon na may isang bagay na kawili-wili sa loob: gusto mong laging humanap ng lihim na compartment at humanap ng isa pang kayamanan doon. Ngayon ay pag-uusapan natin ang isa sa mga pangunahing konsepto ng atomic physics, ang istruktura ng bagay.
Indivisible, composite, quantum
Mula sa sinaunang wikang Griyego, ang salitang "atom" ay isinalin bilang "hindi mahahati, pinakamaliit". Ang pananaw na ito ay bunga ng kasaysayan ng agham. Naniniwala ang ilang sinaunang Griyego at Indian na ang lahat ng bagay sa mundo ay binubuo ng maliliit na particle.
Sa modernong kasaysayan, ang mga eksperimento sa kimika ay ginawa nang mas maaga kaysa sa pisikalpananaliksik. Ang mga iskolar noong ikalabimpito at ika-labingwalong siglo ay pangunahing nagtrabaho upang mapataas ang kapangyarihang militar ng isang bansa, hari o duke. At upang makalikha ng mga pampasabog at pulbura, kinakailangan na maunawaan kung ano ang binubuo ng mga ito. Bilang resulta, natuklasan ng mga mananaliksik na ang ilang mga elemento ay hindi maaaring paghiwalayin nang higit sa isang tiyak na antas. Nangangahulugan ito na mayroong pinakamaliit na carrier ng mga kemikal na katangian.
Ngunit nagkamali sila. Ang atom ay naging isang pinagsama-samang particle, at ang kakayahang magbago ay isang quantum na kalikasan. Ito ay pinatutunayan ng mga paglipat ng mga antas ng enerhiya ng atom.
Positibo at negatibo
Sa pagtatapos ng ikalabinsiyam na siglo, malapit nang pag-aralan ng mga siyentipiko ang pinakamaliit na particle ng matter. Halimbawa, malinaw na ang isang atom ay naglalaman ng parehong positibo at negatibong sisingilin na mga bahagi. Ngunit ang istraktura ng atom ay hindi alam: ang pagkakaayos, pakikipag-ugnayan, ang ratio ng bigat ng mga elemento nito ay nanatiling isang misteryo.
Si Rutherford ay nag-set up ng isang eksperimento sa pagkalat ng mga alpha particle sa pamamagitan ng manipis na gold foil. Nalaman niya na sa gitna ng mga atom ay may mabibigat na positibong elemento, at ang mga napakagaan na negatibo ay matatagpuan sa mga gilid. Nangangahulugan ito na ang mga carrier ng iba't ibang mga singil ay mga particle na hindi katulad sa bawat isa. Ipinaliwanag nito ang singil ng mga atomo: ang isang elemento ay maaaring idagdag sa kanila o alisin. Nasira ang balanseng nagpanatiling neutral sa buong system, at nakakuha ng singil ang atom.
Electrons, protons, neutrons
Mamaya ito ay lumabas: ang mga magaan na negatibong particle ay mga electron, at isang mabigat na positibong nucleus ay binubuo ngdalawang uri ng nucleon (protons at neutrons). Ang mga proton ay naiiba lamang sa mga neutron dahil ang una ay positibong sisingilin at mabigat, habang ang huli ay may masa lamang. Mahirap baguhin ang komposisyon at singil ng nucleus: nangangailangan ito ng hindi kapani-paniwalang enerhiya. Ngunit ang isang atom ay mas madaling hatiin ng isang elektron. Mayroong higit pang mga electronegative na atom, na mas malamang na "mag-alis" ng isang electron, at mas kaunti ang mga electronegative, na mas malamang na "ibigay" ito. Ito ay kung paano nabuo ang singil ng isang atom: kung mayroong labis na mga electron, kung gayon ito ay negatibo, at kung may kakulangan, kung gayon ito ay positibo.
Mahabang buhay ng sansinukob
Ngunit ang istrukturang ito ng atom ay nakapagtataka sa mga siyentipiko. Ayon sa klasikal na pisika na nanaig noong panahong iyon, ang isang elektron, na patuloy na gumagalaw sa paligid ng nucleus, ay kailangang patuloy na magpalabas ng mga electromagnetic wave. Dahil ang prosesong ito ay nangangahulugan ng pagkawala ng enerhiya, ang lahat ng mga negatibong particle ay malapit nang mawala ang kanilang bilis at mahuhulog sa nucleus. Gayunpaman, ang uniberso ay umiral nang napakahabang panahon, at ang pandaigdigang sakuna ay hindi pa nangyayari. Ang kabalintunaan ng masyadong lumang bagay ay namumuo.
mga postula ni Bohr
Ang mga postulate ni Bohr ay maaaring ipaliwanag ang pagkakaiba. Pagkatapos sila ay mga assertion lamang, tumalon sa hindi alam, na hindi suportado ng mga kalkulasyon o teorya. Ayon sa mga postulates, mayroong mga antas ng enerhiya ng mga electron sa atom. Ang bawat negatibong sisingilin na particle ay maaari lamang sa mga antas na ito. Ang paglipat sa pagitan ng mga orbital (ang tinatawag na mga antas) ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang pagtalon, habang ang isang dami ng electromagnetic na enerhiya ay inilabas o hinihigop.enerhiya.
Mamaya, ang pagtuklas ni Planck sa quantum ay ipinaliwanag ang pag-uugaling ito ng mga electron.
Ilaw at atom
Ang dami ng enerhiya na kinakailangan para sa paglipat ay depende sa distansya sa pagitan ng mga antas ng enerhiya ng atom. Kung mas malayo sila sa isa't isa, mas maraming emitted o absorbed quantum.
Tulad ng alam mo, ang liwanag ay ang kabuuan ng electromagnetic field. Kaya, kapag ang isang elektron sa isang atom ay gumagalaw mula sa isang mas mataas patungo sa isang mas mababang antas, ito ay lumilikha ng liwanag. Sa kasong ito, nalalapat din ang baligtad na batas: kapag bumagsak ang isang electromagnetic wave sa isang bagay, pinasisigla nito ang mga electron nito, at lumipat sila sa mas mataas na orbital.
Sa karagdagan, ang mga antas ng enerhiya ng atom ay indibidwal para sa bawat uri ng elemento ng kemikal. Ang pattern ng mga distansya sa pagitan ng mga orbital ay iba para sa hydrogen at ginto, tungsten at tanso, bromine at sulfur. Samakatuwid, ang pagsusuri sa emission spectra ng anumang bagay (kabilang ang mga bituin) ay malinaw na tinutukoy kung aling mga sangkap at kung anong dami ang naroroon dito.
Ang paraang ito ay ginagamit nang napakalawak. Ginamit ang spectrum analysis:
- sa forensics;
- sa kontrol sa kalidad ng pagkain at tubig;
- sa paggawa ng mga kalakal;
- sa paggawa ng mga bagong materyales;
- sa pagpapabuti ng teknolohiya;
- sa mga siyentipikong eksperimento;
- sa paggalugad ng mga bituin.
Ang listahang ito ay halos nagpapakita lamang kung gaano naging kapaki-pakinabang ang pagtuklas ng mga electronic na antas sa atom. Ang mga antas ng elektroniko ay ang pinakamagaspang, ang pinakamalaki. Mayroong mas maliitvibrational, at mas banayad na mga antas ng pag-ikot. Ngunit ang mga ito ay may kaugnayan lamang para sa mga kumplikadong compound - mga molekula at solido.
Dapat sabihin na ang istraktura ng nucleus ay hindi pa ganap na na-explore. Halimbawa, walang sagot sa tanong kung bakit ang gayong bilang ng mga neutron ay tumutugma sa isang tiyak na bilang ng mga proton. Iminumungkahi ng mga siyentipiko na ang atomic nucleus ay naglalaman din ng ilang analogue ng mga antas ng elektroniko. Gayunpaman, hindi pa ito napatunayan.
