"Атом" аталышы грек тилинен "бөлүнгүс" деп которулган. Айланабыздагы бардык нерсе – катуу заттар, суюктуктар жана аба – бул миллиарддаган бөлүкчөлөрдөн куралган.
Атом жөнүндөгү версиянын көрүнүшү
Атомдор биринчи жолу биздин заманга чейинки 5-кылымда, грек философу Демокрит материя кыймылдуу кичинекей бөлүкчөлөрдөн турат деп айткан кезде белгилүү болгон. Бирок андан кийин алардын бар версиясын текшерүү мүмкүн болгон жок. Жана эч ким бул бөлүкчөлөрдү көрө албаса да, бул идея талкууланды, анткени илимпоздор чыныгы дүйнөдө болуп жаткан процесстерди бир гана жол менен түшүндүрө алышкан. Ошондуктан алар микробөлүкчөлөрдүн бар экенине бул чындыкты далилдей электе эле ишенишкен.
19-кылымда гана. алар атомдордун спецификалык касиеттерине - катуу белгиленген өлчөмдө башкалар менен кошулмаларга кирүү жөндөмдүүлүгүнө ээ болгон химиялык элементтердин эң кичинекей составдары катары анализделе баштаган. 20-кылымдын башында атомдор заттын эң кичинекей бөлүкчөлөрү деп ишенишкен, бирок алардын андан да кичине бирдиктерден турганы далилденгенге чейин.
Химиялык элемент эмнеден жасалган?
Химиялык элементтин атому – заттын микроскопиялык курулуш материалы. Атомдун молекулалык салмагы бул микробөлүкчөнүн аныктоочу өзгөчөлүгү болуп калды. Менделеевдин мезгилдик мыйзамынын ачылышы гана алардын түрлөрү бир заттын ар кандай формалары экенин далилдеди. Алар ушунчалык кичинекей болгондуктан, аларды жөнөкөй микроскоптор менен көрүүгө болбойт, эң күчтүү электрондук аппараттар гана. Салыштыруу үчүн, адамдын колундагы чач миллион эсе кенен.
Атомдун электрондук түзүлүшүндө нейтрондор менен протондордон, ошондой эле жылдыздардын айланасындагы планеталар сыяктуу борбордун айланасында туруктуу орбиталарда айлануучу электрондордон турган ядро бар. Алардын баары ааламдагы төрт негизги күчтүн бири болгон электромагниттик күч менен бирге кармалып турат. Нейтрондор нейтралдуу заряддуу бөлүкчөлөр, протондор оң заряддуу, электрондор терс зарядга ээ. Акыркылары оң заряддуу протондорго тартылат, ошондуктан алар орбитада калууга ыкташат.
Атомдун түзүлүшү
Борбордук бөлүгүндө бүт атомдун минималдуу бөлүгүн толтурган ядро бар. Бирок изилдөөлөр көрсөткөндөй, дээрлик бүт массасы (99,9%) анда жайгашкан. Ар бир атомдо протондор, нейтрондор, электрондор бар. Андагы айлануучу электрондордун саны оң борбордук зарядга барабар. Ядролук заряды Z бирдей, бирок атомдук массасы А жана ядродогу нейтрондордун саны N ар башка болгон бөлүкчөлөр изотоптор деп аталат, ал эми A бирдей жана Z жана N ар түрдүү изобарлар деп аталат. Электрон – бул терс мааниге ээ болгон эң кичинекей бөлүкчөэлектр заряды е=1,6 10-19 кулон. Иондун заряды жоголгон же алынган электрондордун санын аныктайт. Нейтралдуу атомдун заряддуу ионго айлануу процесси иондошуу деп аталат.
Атом моделинин жаңы версиясы
Физиктер ушул күнгө чейин башка көптөгөн элементардык бөлүкчөлөрдү ачышкан. Атомдун электрондук түзүлүшүнүн жаңы версиясы бар.
Протондор менен нейтрондор канчалык кичинекей болсо да, кварк деп аталган эң кичинекей бөлүкчөлөрдөн турат деген ишеним бар. Алар атомдун курулушунун жаңы моделин түзөт. Окумуштуулар мурунку моделдин бар экенине далил чогултушса, бүгүн кварктардын бар экенин далилдегенге аракет кылышууда.
RTM - келечектин аппараты
Заманбап илимпоздор компьютердин мониторунда заттын атомдук бөлүкчөлөрүн көрө алышат, ошондой эле сканерлөөчү туннелдик микроскоп (RTM) деп аталган атайын аспаптын жардамы менен аларды жер үстүндө жылдыра алышат.
Бул материалдын бетине өтө акырын кыймылдаган учу бар компьютердик курал. Учу кыймылдаган сайын электрондор учу менен беттин ортосундагы боштук аркылуу жылат. Материал кемчиликсиз жылмакай көрүнгөнү менен, атомдук деңгээлде тегиз эмес. Компьютер заттын бетинин картасын түзүп, анын бөлүкчөлөрүнүн сүрөтүн түзөт жана ошону менен окумуштуулар атомдун касиеттерин көрө алышат.
Радиоактивдүү бөлүкчөлөр
Терс заряддуу иондор ядронун айланасында жетишерлик чоң аралыкта айланат. Атомдун түзүлүшү бүтүндөй болуп саналатчындап эле нейтралдуу жана электрдик заряды жок, анткени анын бардык бөлүкчөлөрү (протондор, нейтрондор, электрондор) тең салмакта.
Радиоактивдүү атом оңой бөлүнүүчү элемент. Анын борбору көптөгөн протондор менен нейтрондордон турат. Бир гана протону бар суутек атомунун диаграммасы. Ядро электрондордун булуту менен курчалган, бул аларды борбордун айланасында айлантууга мажбурлайт. Заряды бирдей протондор бири-бирин түртүшөт.
Бул алардын бир нечеси бар көпчүлүк майда бөлүкчөлөр үчүн көйгөй эмес. Бирок алардын айрымдары туруксуз, өзгөчө ирилери 92 протону бар уран сыяктуу. Кээде анын борбору мындай жүктү көтөрө албайт. Алар радиоактивдүү деп аталат, анткени алар өзөктөрүнөн бир нече бөлүкчөлөрдү бөлүп чыгарышат. Туруксуз ядро протондордон кутулгандан кийин, калган протондор жаңы кызды пайда кылышат. Ал жаңы ядродогу протондордун санына жараша туруктуу болушу мүмкүн же андан ары бөлүнүшү мүмкүн. Бул процесс туруктуу бала өзөгү калганга чейин уланат.
Атомдордун касиеттери
Атомдун физикалык жана химиялык касиеттери бир элементтен экинчи элементке табигый түрдө өзгөрөт. Алар төмөнкү негизги параметрлер менен аныкталат.
Атомдук масса. Микробөлүкчөлөрдүн негизги ордун протондор жана нейтрондор ээлегендиктен, алардын суммасы атомдук масса бирдиктеринде (amu) туюнтулган санды аныктайт Формула: A=Z + N.
Атомдук радиус. Радиус элементтин Менделеев системасында жайгашкан жерине, химиялыкбайланыштар, кошуна атомдордун саны жана кванттык механикалык аракет. Өзөктүн радиусу элементтин радиусунан жүз миң эсе кичине. Атомдун түзүлүшү электрондорун жоготуп, оң ионго, же электрондорду кошуп, терс ионго айланат.
Менделеевдин мезгилдик системасында кандайдыр бир химиялык элемент өзүнүн ордун ээлейт. Таблицада атомдун чоңдугу жогорудан ылдыйга жылган сайын чоңоёт, солдон оңго жылган сайын кичирейет. Мындан эң кичинекей элемент гелий, эң чоңу цезий.
Валенттүүлүк. Атомдун сырткы электрондук кабыгы валенттик кабык деп аталат жана андагы электрондор тиешелүү аталышты – валенттүү электрондорду алышкан. Алардын саны бир атомдун башкалары менен химиялык байланыш аркылуу кандай байланышы бар экенин аныктайт. Акыркы микробөлүкчөлөрдү түзүү ыкмасы менен алар өздөрүнүн сырткы валенттүүлүгүн толтурууга аракет кылышат.
Гравитация, тартылуу – бул планеталарды орбитада кармап турган күч, анткени анын колунан бошотулган объекттер жерге кулап түшөт. Адам тартылуу күчүн көбүрөөк байкайт, бирок электромагниттик аракет бир нече эсе күчтүү. Атомдогу заряддуу бөлүкчөлөрдү өзүнө тарткан (же түрткөн) күч андагы тартылуу күчүнөн 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 эсе күчтүү. Бирок ядронун борборунда протондор менен нейтрондорду бириктире турган андан да күчтүү бир күч бар.
Ядродогу реакциялар атомдор бөлүнгөн ядролук реакторлордогудай энергияны жаратат. Элемент канчалык оор болсо, анын атомдору ошончолук көп бөлүкчөлөрдөн куралат. Эгерде элементтеги протондор менен нейтрондордун жалпы санын кошсок, аны табабызмасса. Мисалы, жаратылыштагы эң оор элемент болгон урандын атомдук массасы 235 же 238.
Атомду деңгээлдерге бөлүү
Атомдун энергетикалык деңгээли – электрон кыймылда турган ядронун айланасындагы мейкиндиктин өлчөмү. Мезгилдик таблицадагы мезгилдердин санына туура келген жалпысынан 7 орбитал бар. Электрондун ядродон жайгашкан жери канчалык алыс болсо, анын энергия запасы ошончолук чоң болот. Периоддун саны анын ядросунун айланасындагы атомдук орбиталдардын санын көрсөтөт. Мисалы, калий 4-периоддун элементи, бул атомдун 4 энергетикалык деңгээли бар экенин билдирет. Химиялык элементтин саны анын зарядына жана ядронун айланасындагы электрондордун санына туура келет.
Атом энергия булагы
Эң белгилүү илимий формуланы немис физиги Эйнштейн ачкандыр. Ал массаны энергиянын бир түрү деп эсептейт. Бул теориянын негизинде затты энергияга айлантып, анын канча бөлүгүн алууга болорун формула менен эсептөөгө болот. Бул трансформациянын биринчи практикалык натыйжасы биринчи жолу Лос-Аламос чөлүндө (АКШ) сыналып, андан кийин Япониянын шаарларынын үстүндө жарылган атомдук бомбалар болду. Ал эми жарылуучу заттын жетинчи бөлүгү гана энергияга айланганы менен, атом бомбасынын кыйратуучу күчү коркунучтуу болгон.
Ядро өз энергиясын бошотушу үчүн, ал кулашы керек. Аны бөлүү үчүн сырттан келген нейтрон менен аракеттенүү керек. Андан кийин ядро эки башка, жеңилирээк болуп бөлүнөт, ошол эле учурда чоң энергия бөлүп чыгарат. ажыроо башка нейтрондордун бөлүнүп чыгышына алып келет,жана алар башка ядролорду бөлүүнү уланта беришет. Процесс чынжырлуу реакцияга айланып, эбегейсиз энергияга айланат.
Биздин убакта ядролук реакцияны колдонуунун оң жана терс жактары
Материяны трансформациялоодо бөлүнүп чыккан кыйратуучу күчтү адамзат атомдук электр станцияларында колго алууга аракет кылууда. Бул жерде ядролук реакция жарылуу түрүндө эмес, жылуулуктун акырындык менен бөлүнүп чыгуусу катары жүрөт.
Атом энергиясын өндүрүүнүн жакшы жана терс жактары бар. Окумуштуулардын айтымында, цивилизациябызды жогорку деңгээлде кармап туруу үчүн энергиянын бул эбегейсиз булагын пайдалануу зарыл. Бирок эң заманбап иштеп чыгуулар атомдук электр станцияларынын толук коопсуздугуна кепилдик бере албасын да эске алуу керек. Мындан тышкары, энергия өндүрүүдө пайда болгон радиоактивдүү калдыктар туура эмес сакталса, биздин урпактарга он миңдеген жылдар бою таасирин тийгизиши мүмкүн.
Чернобыл атомдук электр станциясындагы авариядан кийин атомдук энергияны өндүрүү адамзат үчүн өтө коркунучтуу деп эсептелген адамдардын саны көбөйүүдө. Мындай жападан жалгыз коопсуз электр станциясы – бул анын эбегейсиз ядролук энергиясы бар Күн. Окумуштуулар күн батареяларынын ар кандай моделдерин иштеп чыгууда, балким, жакынкы келечекте адамзат өзүн коопсуз атом энергиясы менен камсыздай алат.
