Astăzi vă vom spune despre care este nivelul de energie al unui atom, când o persoană întâlnește acest concept și unde este aplicat.
fizica scolara
Oamenii întâlnesc științele naturii pentru prima datăla scoala. Și dacă în al șaptelea an de studiu, copiii încă mai găsesc noile cunoștințe în biologie și chimie interesante, atunci la clasele superioare încep să le fie frică. Când vine rândul fizicii atomice, lecțiile din această disciplină inspiră deja doar dezgust pentru sarcini de neînțeles. Cu toate acestea, merită să ne amintim că toate descoperirile care s-au transformat acum în materii școlare plictisitoare au o istorie nebanală și un întreg arsenal de aplicații utile. A afla cum funcționează lumea este ca și cum ai deschide o cutie cu ceva interesant înăuntru: vrei mereu să găsești un compartiment secret și să găsești o altă comoară acolo. Astăzi vom vorbi despre unul dintre conceptele de bază ale fizicii atomice, structura materiei.
Indivizibil, compus, cuantic
Din limba greacă veche, cuvântul „atom” este tradusca „indivizibil, cel mai mic”. Acest punct de vedere este o consecință a istoriei științei. Unii greci și indieni antici credeau că totul în lume este alcătuit din particule minuscule.
În istoria modernă, experimentele în chimie au fostprodus mult mai devreme decât studiile fizice. Savanții din secolele al XVII-lea și al XVIII-lea au lucrat în primul rând pentru a crește puterea militară a unei țări, rege sau duce. Și pentru a crea explozibili și praf de pușcă, a fost necesar să înțelegem în ce constau acestea. Drept urmare, cercetătorii au descoperit că unele elemente nu pot fi separate dincolo de un anumit nivel. Aceasta înseamnă că există cei mai mici purtători de proprietăți chimice.
Dar s-au înșelat. Atomul s-a dovedit a fi o particulă compozită, iar capacitatea sa de a se schimba este de natură cuantică. Acest lucru este evidențiat și de tranzițiile nivelurilor de energie ale atomului.
pozitiv și negativ
La sfârșitul secolului al XIX-lea, oamenii de știință îndeaproapeabordat studiul celor mai mici particule de materie. De exemplu, era clar că un atom conține atât componente încărcate pozitiv, cât și negative. Dar structura atomului era necunoscută: locația, interacțiunea, raportul de greutate al elementelor sale au rămas un mister.
Rutherford a pus bazele unui experiment privind împrăștierea particulelor alfafolie subțire de aur. El a descoperit că în centrul atomilor se află elemente pozitive grele, iar la margini sunt situate negative foarte ușoare. Aceasta înseamnă că purtătorii de sarcini diferite sunt particule care nu sunt similare între ele. Aceasta explica încărcătura atomilor: se putea adăuga un element la ei sau îl elimina. Echilibrul care menținea neutralitatea întregului sistem a fost rupt, iar atomul a căpătat o sarcină.
Electroni, protoni, neutroni
Mai târziu s-a dovedit:particulele negative ușoare sunt electroni, iar un nucleu pozitiv greu este format din două tipuri de nucleoni (protoni și neutroni). Protonii diferă de neutroni doar prin faptul că primii erau încărcați pozitiv și grei, în timp ce cei din urmă aveau doar masă. Modificarea compoziției și a încărcăturii nucleului este dificilă: necesită energii incredibile. Dar un atom este mult mai ușor divizat de un electron. Există mai mulți atomi electronegativi, care au șanse mai mari de a „lua” un electron, și alții mai puțini electronegativi, care au mai multe șanse să-l „deducă”. Așa se formează sarcina unui atom: dacă există un exces de electroni, atunci este negativ, iar dacă există o deficiență, atunci este pozitiv.
viata lunga a universului
Dar această structură a atomului i-a nedumerit pe oamenii de știință.Conform fizicii clasice care predomina la acea vreme, un electron, care se mișca constant în jurul nucleului, trebuie să radieze continuu unde electromagnetice. Deoarece acest proces înseamnă o pierdere de energie, toate particulele negative își vor pierde în curând viteza și vor cădea pe nucleu. Cu toate acestea, universul există de foarte mult timp, iar catastrofa globală nu a avut loc încă. Paradoxul materiei prea vechi se făcea.
Posterate de Bora
Postulatele lui Bohr au putut explica discrepanța.Atunci erau doar afirmații, sărituri în necunoscut, care nu erau susținute de calcule sau teorie. Conform postulatelor, în atom existau niveluri de energie ale electronilor. Fiecare particulă încărcată negativ ar putea fi doar la aceste niveluri. Tranziția între orbitali (așa-numitele niveluri) se realizează printr-un salt, în timp ce o cantitate de energie electromagnetică este eliberată sau absorbită.
Mai târziu, descoperirea lui Planck a cuantumului a explicat acest comportament al electronilor.
Lumină și atom
Cantitatea de energie necesară pentru tranziție depinde de distanța dintre nivelurile de energie ale atomului. Cu cât sunt mai departe unul de celălalt, cu atât cuantumul emis sau absorbit este mai mare.
După cum știți, lumina este un cuanticcâmp electromagnetic. Astfel, atunci când un electron dintr-un atom se mișcă de la un nivel superior la un nivel inferior, acesta creează lumină. În acest caz, se aplică și legea inversă: atunci când o undă electromagnetică cade pe un obiect, îi excită electronii, iar aceștia se deplasează către un orbital superior.
În plus, nivelurile de energie ale unui atomindividual pentru fiecare tip de element chimic. Modelul distanțelor dintre orbitali este diferit pentru hidrogen și aur, wolfram și cupru, brom și sulf. Prin urmare, o analiză a spectrelor de emisie ale oricărui obiect (inclusiv stele) determină fără ambiguitate ce substanțe și în ce cantitate sunt prezente în el.
Această metodă este folosită incredibil de larg. Se utilizează analiza spectrală:
- în criminalistică;
- în controlul calității alimentelor și apei;
- în producția de mărfuri;
- în crearea de noi materiale;
- în îmbunătățirea tehnologiilor;
- în experimente științifice;
- în explorarea stelelor.
Această listă este doar o indicație despre cumutilă a fost descoperirea nivelurilor electronice în atom. Nivelele electronice sunt cele mai aspre, cele mai mari. Există niveluri de vibrație mai mici și chiar mai fine de rotație. Dar sunt relevanți numai pentru compuși complecși - molecule și solide.
Trebuie spus că structura nucleului încă nu estecercetat până la capăt. De exemplu, nu există niciun răspuns la întrebarea de ce un astfel de număr de neutroni corespunde unui anumit număr de protoni. Oamenii de știință sugerează că nucleul atomic conține, de asemenea, niște analogi ale nivelurilor electronice. Cu toate acestea, acest lucru nu a fost încă dovedit.
