Заттын түзүлүшүнүн физикасы биринчи жолу Джозеф Дж. Томсон тарабынан олуттуу изилденген. Бирок көп суроолор жоопсуз калды. Бир канча убакыт өткөндөн кийин Э. Резерфорд атомдун түзүлүшүнүн моделин түзө алган. Макалада биз аны ачылышка алып келген тажрыйбаны карап чыгабыз. Заттын түзүлүшү физика сабагындагы эң кызыктуу темалардын бири болгондуктан, анын негизги аспектилерин талдап чыгабыз. Биз атомдун эмнеден тураарын билебиз, андагы электрондордун, протондордун, нейтрондордун санын кантип табууну үйрөнөбүз. Изотоптор жана иондор түшүнүгү менен таанышалы.
Электрондун ачылышы
1897-жылы англиялык окумуштуу Жозеф Джон Томсон (анын портретин төмөндө көрүүгө болот) электр тогун, башкача айтканда, газдардагы заряддардын багытталган кыймылын изилдеген. Ал убакта физика заттын молекулалык түзүлүшүн билген. Бардык денелер молекулалардан турган материядан, ал эми акыркылар атомдордон тураары белгилүү болгон.
Томсон, белгилүү бир шарттарда газ атомдору терс заряддуу бөлүкчөлөрдү чыгарарын ачкан (qel <0). Алар электрондор деп аталат. Атом нейтралдуу, демек, андан электрондор учуп чыкса, анда оң бөлүкчөлөр да ал жерде болушу керек. Атомдун кайсы бөлүгү "+" белгиси бар? Ал терс заряддуу электрон менен кантип өз ара аракеттенет? Атомдун массасын эмне аныктайт? Бул суроолордун баарына башка окумуштуу жооп бере алат.
Рутерфорддун эксперименти
1911-жылы физика заттын түзүлүшү жөнүндөгү алгачкы маалыматтарга ээ болгон. Эрнест Рутерфорд бүгүн атомдук ядро деп атаган нерсени ачкан.
Тан калыштуу касиети бар заттар бар: алар өзүнөн-өзү ар кандай бөлүкчөлөрдү, оң да, терс да бөлүп чыгарышат. Мындай заттар радиоактивдүү деп аталат. Резерфорд оң заряддуу элементтерди альфа бөлүкчөлөрү (α-бөлүкчөлөр) деп атаган.
Алардын эки элементардык зарядга барабар "+" заряды бар (qα=+2e). Элементтердин салмагы болжол менен суутек атомунун төрт массасына барабар. Рутерфорд альфа бөлүкчөлөрүн чыгарган радиоактивдүү препаратты алып, алардын агымы менен жука алтын пленкасын (фольга) бомбалады.
Ал α-элементтердин көбү металл атомдорунан өткөндө багытын араң эле өзгөртөөрүн аныктаган. Бирок артка чегингендер өтө аз. Эмне үчүн бул болуп жатат? Заттын түзүлүшүнүн физикасын билүү менен биз жооп бере алабыз: анткени ичиндеалтын атомдору, башка бардык сыяктуу эле, альфа бөлүкчөлөрүн түрткөн оң элементтер бар. Бирок эмне үчүн бул өтө аз элементтер менен гана болот? Анткени атомдун оң заряддуу бөлүгүнүн көлөмү өзүнөн бир топ кичине. Рутерфорд ушундай жыйынтыкка келген. Ал атомдун оң заряддуу бөлүгүн ядро деп атаган.
Атомдун аппараты
Заттын түзүлүшүнүн физикасы: Молекулалар атомдордон турат, аларда электрондор менен курчалган кичинекей оң заряддуу бөлүгү (ядро) бар. Атомдун бейтараптыгы электрондордун жалпы терс заряды оң - ядрого барабар экендиги менен түшүндүрүлөт. qcore + qel=0. Эмне үчүн электрондор ядрого түшпөйт, анткени алар тартылат? Бул суроого жооп берүү үчүн Рутерфорд алар планеталар Күндү айланып, аны менен кагылышпагандай айланууну сунуш кылган. Бул системанын туруктуу болушуна шарт түзгөн кыймыл. Резерфорддун атомдун модели планетардык деп аталат.
Эгер атом нейтралдуу болсо жана андагы электрондордун саны бүтүн сан болушу керек болсо, анда ядронун заряды плюс белгиси менен ушул чоңдукка барабар. qcores=+ze. z – нейтралдуу атомдогу электрондордун саны. Бул учурда, жалпы төлөм нөлгө барабар. Атомдогу электрондордун санын кантип тапса болот? Сиз элементтердин мезгилдик системасын колдонуу керек. Атомдун өлчөмдөрү 10-10 m. Ал эми ядролору 100 миң эсе кичине - 10-15 m.
Келгиле, өзөктүн өлчөмүн 1 метрге чейин көбөйттүк деп элестетели. Катуу затта атомдордун ортосундагы аралык болжол менен өздөрүнүн өлчөмүнө барабар, бул өлчөмдөрдү билдирет105 чейин көбөйөт, бул 100 км. Башкача айтканда, атом иш жүзүндө бош, ошондуктан альфа бөлүкчөлөрү негизинен фольга аркылуу дээрлик эч кандай ийилбестен учуп өтүшөт.
Ядронун түзүлүшү
Заттын түзүлүшүнүн физикасы ядро эки түрдүү бөлүкчөдөн тургандай. Алардын айрымдары оң заряддуу. Эгерде үч электрону бар атомду карай турган болсок, анда анын ичинде оң заряддуу үч бөлүкчө бар. Алар протондор деп аталат. Башка элементтерде электр заряды жок - нейтрондор.
Протон менен нейтрондун массалары болжол менен бирдей. Эки бөлүкчө тең бир электрондон бир топ чоң салмакка ээ. mпротон ≈ 1837mel. Ушул эле нерсе нейтрондун массасына да тиешелүү. Мындан тыянак чыгат: оң жана нейтралдуу заряддуу бөлүкчөлөрдүн салмагы атомдун массасын аныктоочу фактор болуп саналат. Протондор менен нейтрондордун жалпы аталышы – нуклондор. Атомдун салмагы алардын саны менен аныкталат, ал ядронун массалык саны деп аталат. Биз атомдогу электрондордун санын z тамгасы менен белгилегенбиз, бирок ал нейтралдуу болгондуктан, оң жана терс бөлүкчөлөрдүн саны дал келиши керек. Ошондуктан, z протон же заряд саны деп да аталат.
Эгер биз масса жана заряд санын билсек, анда нейтрондордун санын N таба алабыз. N=A - z. Ядродо канча нуклон жана протон бар экенин кантип билсе болот? Көрсө, мезгилдик таблицада ар бир элементтин жанында химиктер салыштырмалуу атомдук масса деп атаган сан бар экен.
Эгер биз аны тегеретсек, андан башка эч нерсе албайбызмассалык саны же ядродогу нуклондордун саны (А). Элементтин атомдук саны протондордун саны (z). А жана zти билүү менен N – нейтрондордун санын табуу оңой. Эгерде атом нейтралдуу болсо, анда электрондор менен протондордун саны бирдей болот.
Изотоптор
Ядронун түрлөрү бар, аларда протондордун саны бирдей, бирок нейтрондордун саны ар кандай болушу мүмкүн (бир эле химиялык элементти билдирет). Алар изотоптор деп аталат. Жаратылышта ар кандай атомдор аралашкандыктан, химиктер орточо массаны өлчөшөт. Ошондуктан мезгилдик таблицада атомдун салыштырмалуу салмагы дайыма бөлчөк сан болуп саналат. Келгиле, нейтралдуу атомдон электрон алынып салынса же тескерисинче, кошумчасы жайгаштырылса, анда эмне болорун аныктап көрөлү.
Иондор
Нейтралдуу литий атомун карап көрөлү. Ядро бар, бир кабыкта эки электрон, экинчисинде үчөө жайгашкан. Алардын бирин алып койсок, оң заряддуу ядрону алабыз. qөзөктөр =3rd. Электрондор үч элементардык заряддын экөөсүн гана компенсациялайт жана биз оң ион алабыз. Ал төмөнкүчө белгиленген: Li+. Ион - электрондорунун саны ядродогу протондордун санынан аз же көп болгон атом. Биринчи учурда, бул оң ион. Эгерде кошумча электрон кошсок, анда алар төрт болуп, терс ионду алабыз (Li-). Заттын түзүлүшүнүн физикасы ушундай. Демек, нейтралдуу атом иондон андагы электрондор ядронун зарядын толук компенсациялоосу менен айырмаланат.
