Заттын составын изилдеп, окумуштуулар бардык материя молекулалардан жана атомдордон турат деген жыйынтыкка келишкен. Узак убакыт бою атом (грек тилинен «бөлүнгүс» деп которулган) материянын эң кичинекей структуралык бирдиги болуп эсептелген. Бирок андан аркы изилдөөлөр атомдун татаал түзүлүшкө ээ экенин жана өз кезегинде майда бөлүкчөлөрдү камтый турганын көрсөттү.
Атом эмнеден түзүлгөн?
1911-жылы илимпоз Резерфорд атомдун оң заряддуу борбордук бөлүгү бар экенин айткан. Атом ядросу түшүнүгү биринчи жолу ушинтип пайда болгон.
Резерфорддун планетардык модели деп аталган схемасы боюнча атом ядродон жана терс заряддуу элементардык бөлүкчөлөрдөн турат - планеталар Күндү айланып жүргөндөй эле ядронун айланасында кыймылдаган электрондор.
1932-жылы дагы бир илимпоз Чадвик электр заряды жок нейтронду ачкан.
Заманбап концепциялар боюнча атом ядросунун түзүлүшү Резерфорд сунуштаган планетардык моделге туура келет. Ядро ичине ташылататомдук массанын көбү. Ошондой эле оң заряды бар. Атомдук ядродо протондор - оң заряддуу бөлүкчөлөр жана нейтрондор - заряд алып жүрбөгөн бөлүкчөлөр бар. Протондор жана нейтрондор нуклондор деп аталат. Терс заряддуу бөлүкчөлөр - электрондор - ядронун айланасында орбитада.
Ядродогу протондордун саны орбитада кыймылдаган электрондордун санына барабар. Демек, атомдун өзү заряд алып жүрбөгөн бөлүкчө. Эгерде атом башка адамдардын электрондорун басып алса же өзүнүн электрондорун жоготсо, анда ал оң же терс болуп, ион деп аталат.
Электрондор, протондор жана нейтрондор биргелешип субатомдук бөлүкчөлөр деп аталат.
Атомдук ядронун заряды
Ядронун заряд саны Z. Ал атомдун ядросун түзгөн протондордун саны менен аныкталат. Бул сумманы табуу жөнөкөй: Менделеевдин мезгилдик системасына кайрылыңыз. Атом таандык болгон элементтин атомдук номери ядродогу протондордун санына барабар. Ошентип, кычкылтек химиялык элементи 8 сериялык номерге туура келсе, протондордун саны да сегизге барабар болот. Атомдогу протон менен электрондордун саны бирдей болгондуктан, сегиз электрон да болот.
Нейтрондордун саны изотоптук сан деп аталат жана N тамгасы менен белгиленет. Алардын саны бир эле химиялык элементтин атомунда ар кандай болушу мүмкүн.
Ядродогу протондор менен электрондордун суммасы атомдун массалык саны деп аталат жана А тамгасы менен белгиленет. Ошентип, массалык санды эсептөө формуласы төмөнкүдөй болот: A=Z+N.
Изотоптор
Элементтерде протондор менен электрондордун саны бирдей, бирок нейтрондорунун саны ар башка болгон учурда, алар химиялык элементтин изотоптору деп аталат. Бир же бир нече изотоптор болушу мүмкүн. Алар мезгилдик системанын бир клеткасына жайгаштырылат.
Изотоптор химия жана физикада чоң мааниге ээ. Мисалы, суутектин изотопу – дейтерий – кычкылтек менен кошулуп таптакыр жаңы затты берет, ал оор суу деп аталат. Анын кайноо жана тоңуу температурасы адаттагыдан башкача. Ал эми дейтерийдин суутектин башка изотопу - тритий менен айкалышы термоядролук синтез реакциясына алып келет жана эбегейсиз чоң энергияны өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
Ядронун жана субатомдук бөлүкчөлөрдүн массасы
Атомдордун жана субатомдук бөлүкчөлөрдүн өлчөмдөрү жана массалары адамдын түшүнүктөрүндө анча деле мааниге ээ эмес. Ядролордун өлчөмү болжол менен 10-12см. Атомдук ядронун массасы физикада атомдук массанын бирдиктери деп аталат - amu
Бир аму үчүн көмүртек атомунун массасынын он экиден бирин алат. Кадимки өлчөө бирдиктерин (килограмм жана грамм) колдонуу менен массаны төмөнкүчө чагылдырууга болот: саат 1.00.=1, 660540 10-24g. Ошентип, ал абсолюттук атомдук масса деп аталат.
Атомдук ядро атомдун эң массивдүү компоненти болгонуна карабастан, аны курчап турган электрон булутуна салыштырмалуу анын өлчөмдөрү өтө кичинекей.
Ядролук күчтөр
Атомдук ядролор өтө туруктуу. Бул протондор менен нейтрондор ядродо кандайдыр бир күчтөр тарабынан кармалып турат дегенди билдирет. Бул эмесэлектромагниттик күчтөр болушу мүмкүн, анткени протондор окшош заряддуу бөлүкчөлөр жана бирдей заряддуу бөлүкчөлөр бири-бирин түртүшөт. Тартуу күчтөрү нуклондорду бириктирүү үчүн өтө алсыз. Демек, бөлүкчөлөр ядродо башка өз ара аракеттенүү – ядролук күчтөр аркылуу кармалат.
Ядролук өз ара аракеттенүү жаратылышта болгон эң күчтүүсү болуп эсептелет. Ошондуктан атом ядросунун элементтеринин ортосундагы өз ара аракеттенүүнүн мындай түрү күчтүү деп аталат. Ал көптөгөн элементардык бөлүкчөлөрдө, ошондой эле электромагниттик күчтөрдө болот.
Ядролук күчтөрдүн өзгөчөлүктөрү
- Кыска аракет. Ядролук күчтөр, электромагниттик күчтөрдөн айырмаланып, ядронун чоңдугуна окшош өтө кичинекей аралыкта гана көрүнөт.
- Заряддын көз карандысыздыгы. Бул өзгөчөлүк өзөктүк күчтөрдүн протондор менен нейтрондорго бирдей таасир тийгизгенинен көрүнүп турат.
- Каныктыруу. Ядронун нуклондору башка нуклондордун белгилүү бир саны менен гана өз ара аракеттенет.
Негизги байланыш энергиясы
Күчтүү өз ара аракеттенүү түшүнүгү менен дагы бир нерсе тыгыз байланышкан - ядролордун байланыш энергиясы. Ядролук байланыш энергиясы – атом ядросун түзүүчү нуклондорго бөлүү үчүн зарыл болгон энергиянын көлөмү. Бул жеке бөлүкчөлөрдөн ядро түзүүгө керектүү энергияга барабар.
Ядронун байланыш энергиясын эсептөө үчүн субатомдук бөлүкчөлөрдүн массасын билүү зарыл. Эсептөөлөр көрсөткөндөй, ядронун массасы дайыма аны түзгөн нуклондордун суммасынан аз болот. массалык кемчилик ортосундагы айырма болуп саналатядронун массасы жана анын протондору менен электрондорунун суммасы. Масса менен энергиянын ортосундагы байланыш (E=mc2) жөнүндөгү Эйнштейн формуласын колдонуп, ядронун пайда болушунда пайда болгон энергияны эсептей аласыз.
Ядронун байланыш энергиясынын күчүн төмөнкү мисал менен баалоого болот: бир нече грамм гелийдин пайда болушу бир нече тонна көмүрдү күйгүзгөндөй энергияны иштеп чыгат.
Ядролук реакциялар
Атомдордун ядролору башка атомдордун ядролору менен өз ара аракеттене алат. Мындай өз ара аракеттенишүүлөр ядролук реакциялар деп аталат. Реакциянын эки түрү бар.
- Бөлүнүү реакциялары. Алар өз ара аракеттенүүнүн натыйжасында оор ядролор жеңилирээк ядролорго ажыраганда пайда болот.
- Синтездин реакциялары. Бул процесс бөлүнүүнүн тескери жолу: ядролор кагылышып, оор элементтерди пайда кылышат.
Бардык ядролук реакциялар энергиянын бөлүнүп чыгышы менен коштолот, ал кийин өнөр жайда, аскерде, энергетикада жана башкаларда колдонулат.
Атом ядросунун курамы менен таанышып, биз төмөнкү тыянактарды чыгара алабыз.
- Атом протондор менен нейтрондорду жана анын айланасындагы электрондорду камтыган ядродон турат.
- Атомдун массалык саны анын ядросунун нуклондорунун суммасына барабар.
- Нуклондор күчтүү күч менен бирге кармалат.
- Атомдук ядрону туруктуу кармап турган эбегейсиз зор күчтөр ядролук байланыш энергиялары деп аталат.
