Az "atom" nevet görögül "oszthatatlannak" fordítják. Minden körülöttünk – szilárd anyagok, folyadékok és levegő – ezeknek a részecskéknek a milliárdjaiból épül fel.
Az atomról szóló verzió megjelenése
Az atomok először az 5. században váltak ismerttéKr. u., amikor a görög filozófus, Démokritosz azt javasolta, hogy az anyag apró mozgó részecskékből áll. De akkor nem lehetett ellenőrizni létezésük verzióját. És bár senki sem láthatta ezeket a részecskéket, az ötlet szóba került, mert a tudósok csak így tudták megmagyarázni a való világban zajló folyamatokat. Ezért már jóval azelőtt hittek a mikrorészecskék létezésében, hogy be tudták bizonyítani ezt a tényt.
Csak a XIX.úgy kezdték elemezni őket, mint a kémiai elemek legkisebb alkotórészeit, amelyek az atomok sajátos tulajdonságaival rendelkeznek - szigorúan előírt mennyiségben képesek másokkal vegyületet alkotni. A 20. század elején úgy tartották, hogy az atomok az anyag legkisebb részecskéi, mígnem bebizonyosodott, hogy még kisebb egységekből állnak.
Miből áll egy kémiai elem?
A kémiai elem atomja - mikroszkopikusépítő tégla anyag. Ennek a mikrorészecskének a meghatározó jellemzője az atom molekulatömege. Csak Mengyelejev periodikus törvényének felfedezése bizonyította, hogy típusaik egyetlen anyag különféle formái. Olyan kicsik, hogy nem láthatóak hagyományos mikroszkóppal, csak a legerősebb elektronikus eszközökkel. Összehasonlításképpen: az emberi kéz hajszála milliószor szélesebb.
Az atom elektronszerkezetének magja van, amelyből állneutronokból és protonokból, valamint elektronokból, amelyek állandó pályán keringenek a középpont körül, mint a bolygók csillagaik körül. Mindegyiket elektromágneses erő tartja össze, amely az univerzum négy fő erőjének egyike. A neutronok semleges töltésű részecskék, a protonok pozitívak és az elektronok negatívak. Utóbbiakat a pozitív töltésű protonok vonzzák, ezért hajlamosak pályán maradni.
Atom szerkezete
A középső részen magkitöltés találhatóaz egész atom minimális része. De a kutatások azt mutatják, hogy szinte az egész tömeg (99,9%) benne található. Minden atom protonokat, neutronokat, elektronokat tartalmaz. A benne forgó elektronok száma megegyezik a pozitív központi töltéssel. Az azonos Z magtöltésű, de eltérő A atomtömegű és az N atommagban lévő neutronszámú részecskéket izotópoknak, az azonos A-val és különböző Z és N izobároknak nevezzük. Az elektron az anyag legkisebb negatív elektromos töltésű részecskéje e = 1,6 · 10-19 coulomb. Egy ion töltése határozza meg az elveszett vagy hozzáadott elektronok számát. Ionizációnak nevezzük azt a folyamatot, amikor a semleges atom ionná alakul át.
Az atommodell új verziója
A fizikusok sok más elemi részecskét fedeztek fel a mai napig. Az atom elektronszerkezetének új változata van.
Úgy gondolják, hogy a protonok és a neutronok, bárminem voltak kicsik, a legkisebb részecskékből állnak, amelyeket - kvarknak neveznek. Új modellt alkotnak az atom felépítéséhez. Ahogy a tudósok korábban bizonyítékokat gyűjtöttek az előző modell létezésére, ma már a kvarkok létezését próbálják bizonyítani.
RTM - a jövő eszköze
A modern tudósok láthatják a monitoronszámítógépes atomi anyagrészecskéket, és mozgatni is a felszínen egy speciális eszköz, az úgynevezett pásztázó alagútmikroszkóp (RTM) segítségével.
Az számítógépesített egy szerszám, amelynek hegye nagyonóvatosan mozog az anyag felülete közelében. Ahogy a csúcs mozog, az elektronok áthaladnak a csúcs és a felület közötti résen. Bár az anyag tökéletesen simának tűnik, valójában atomi szinten egyenetlen. A számítógép térképet készít egy anyag felületéről, képet alkot a részecskéiről, és így a tudósok láthatják az atom tulajdonságait.
Radioaktív részecskék
A negatív töltésű ionok keringenek az atommag körülkellően nagy távolságra. Az atom szerkezete olyan, hogy az egész valóban semleges és nincs elektromos töltése, mert minden részecskéje (protonok, neutronok, elektronok) egyensúlyban van.
A radioaktív atom olyan elem, amely képeskönnyen felosztható. Középpontja sok protonból és neutronból áll. Az egyetlen kivétel a hidrogénatom diagramja, amelynek egyetlen protonja van. Az atommagot elektronfelhő veszi körül, a vonzásuk az, ami miatt a központ körül forog. Az azonos töltésű protonok taszítják egymást.
Ez nem jelent problémát a legtöbb apró részecskének.amelyekből több is van. De néhányuk instabil, különösen a nagyok, mint az urán, amelynek 92 protonja van. Néha a közepe nem tud ellenállni egy ilyen terhelésnek. Radioaktívnak nevezik őket, mert több részecskét lök ki magjukból. Miután az instabil atommag megszabadult a protonoktól, a megmaradt magok új lányt alkotnak. Az új atommagban lévő protonok számától függően lehet stabil, vagy tovább hasadhat. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg egy stabil gyermekmag meg nem marad.
Az atomok tulajdonságai
Az atom fizikai-kémiai tulajdonságai természetesen változnak egyik elemről a másikra. Ezeket a következő fő paraméterek határozzák meg.
Atomtömeg. Mivel a mikrorészecskék fő helyét a protonok és a neutronok foglalják el, ezek összege határozza meg a számot, amelyet atomtömeg egységekben (amu) fejezünk ki. Képlet: A = Z + N.
Atomsugár.A sugár függ az elem elhelyezkedésétől a Mengyelejev-rendszerben, a kémiai kötéstől, a szomszédos atomok számától és a kvantummechanikai hatástól. A mag sugara százezerszer kisebb, mint magának az elemnek a sugara. Egy atom szerkezete megfosztható az elektronoktól és pozitív ionná válhat, vagy elektronok hozzáadásával negatív ionná válhat.
Mengyelejev periodikus rendszerében bármelya kémiai elem elfoglalja a kijelölt helyét. A táblázatban az atom mérete felülről lefelé haladva növekszik, balról jobbra haladva pedig csökken. Következésképpen a legkisebb elem a hélium, a legnagyobb pedig a cézium.
Vegyérték.Az atom külső elektronhéját vegyértéknek nevezik, és a benne lévő elektronok a megfelelő nevet kapták - vegyértékelektronok. Számuk határozza meg, hogy az atom hogyan kapcsolódik a többihez kémiai kötéssel. A mikrorészecskék az utóbbi létrehozásának módszerével próbálják kitölteni külső vegyértékhéjukat.
A gravitáció, a vonzás az az erő, ami megtartpályán keringő bolygók, emiatt a kezekből kiszabaduló tárgyak a padlóra esnek. Az ember jobban észreveszi a gravitációt, de az elektromágneses hatás sokszor erősebb. Az az erő, amely vonzza (vagy taszítja) az atomban lévő töltött részecskéket, 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000-szer erősebb, mint a gravitáció. De az atommag középpontjában van egy még erősebb erő, amely képes összetartani a protonokat és a neutronokat.
Az atommagokban zajló reakciók energiát hoznak létre, mint az atommagbanreaktorok, ahol atomok hasadnak. Minél nehezebb az elem, annál több részecskéből épülnek fel az atomjai. Ha összeadjuk az elemben lévő protonok és neutronok teljes számát, megtudjuk annak tömegét. Például az Uránusz, a természetben található legnehezebb elem, atomtömege 235 vagy 238.
Egy atom felosztása szintekre
Az atom energiaszintje a mennyiségaz atommag körüli tér, ahol az elektron mozgásban van. Összesen 7 pálya van, ami megfelel a periódusos rendszer periódusainak számának. Minél távolabb van az elektron az atommagtól, annál jelentősebb energiatartalékkal rendelkezik. A periódusszám a mag körüli atompályák számát jelzi. Például a kálium a 4. periódus egyik eleme, ami azt jelenti, hogy az atom 4 energiaszintje van. Egy kémiai elem száma megfelel a töltésének és az atommag körüli elektronok számának.
Az atom energiaforrás
Valószínűleg a leghíresebb tudományos képletEinstein német fizikus fedezte fel. Azt állítja, hogy a tömeg nem más, mint az energia egy formája. Ezen elmélet alapján az anyagot energiává alakíthatja, és a képlettel kiszámíthatja, hogy mennyit nyerhet. Ennek az átalakításnak az első gyakorlati eredménye az atombombák voltak, amelyeket először a Los Alamos-sivatagban (USA) teszteltek, majd felrobbantottak a japán városok felett. Bár a robbanóanyagnak csak egy hetede vált energiává, az atombomba pusztító ereje szörnyű volt.
Ahhoz, hogy a mag felszabadítsa az energiáját, aztössze kellene esnie. A felosztáshoz kívülről neutronként kell működnie. Ezután az atommag két másik, könnyebbre szakad, miközben hatalmas energiakitörést ad. A bomlás más neutronok felszabadulásához vezet, és ezek továbbra is más atommagokat hasítanak fel. A folyamat láncreakcióvá alakul, amelynek eredményeként hatalmas mennyiségű energia keletkezik.
A nukleáris reakció mai használatának előnyei és hátrányai
Az anyag átalakulása során felszabaduló pusztító erőt az emberiség az atomerőművekben próbálja megszelídíteni. Itt a magreakció nem robbanás formájában megy végbe, hanem fokozatos hőleadásként.
Az atomenergia-termelésnek megvannak a maga előnyei ésmínuszok. A tudósok szerint civilizációnk magas szinten tartása érdekében szükség van ennek a hatalmas energiaforrásnak a felhasználására. De szem előtt kell tartani, hogy még a legmodernebb fejlesztések sem tudják garantálni az atomerőművek teljes biztonságát. Ráadásul az energiatermelés során nyert radioaktív hulladékok, ha nem megfelelően tárolják, több tízezer évig hatnak utódainkra.
A csernobili atomerőmű balesete után egyre többenaz emberek az atomenergia előállítását nagyon veszélyesnek tartják az emberiség számára. Az egyetlen ilyen biztonságos erőmű a Nap a maga hatalmas nukleáris erejével. A tudósok a napelemek mindenféle modelljét fejlesztik, és talán a közeljövőben az emberiség képes lesz biztonságos atomenergiát biztosítani.
