Άτομο δομή. Τα επίπεδα ενέργειας του ατόμου. Τα πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια

Το όνομα «άτομο» από ελληνικά σημαίνει «αδιαίρετη». Όλα γύρω μας - στερεά, υγρά και αέρα - είναι χτισμένο δισεκατομμυρίων αυτών των σωματιδίων.

Η εμφάνιση της έκδοσης του ατόμου

Πρώτα απ ατόμων έγινε γνωστό στο V αιώνα π.Χ., όταν ο Έλληνας φιλόσοφος Δημόκριτος πρότεινε ότι η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια κινούνται. Στη συνέχεια, όμως, δεν ήταν δυνατόν να ελέγξετε την έκδοση της ύπαρξής τους. Και αν και κανείς δεν μπορούσε να δει αυτά τα σωματίδια, η ιδέα συζητήθηκε, διότι ο μόνος τρόπος οι επιστήμονες θα μπορούσαν να εξηγήσουν τις διαδικασίες που συμβαίνουν στον πραγματικό κόσμο. Ως εκ τούτου, πίστευαν στην ύπαρξη των μικρο-σωματιδίων πολύ πριν την ώρα ήταν σε θέση να αποδείξει αυτό το γεγονός.

Μόνο στο ΧΙΧ αιώνα. αναλύονται ως έγιναν τα μικρότερα συστατικά χημικά στοιχεία που έχουν ειδικές ιδιότητες άτομα - η ικανότητα να ενωθούν με άλλες ενώσεις σε ένα αυστηρά καθορισμένο ποσό. Στις αρχές του ΧΧ αιώνα πίστευαν ότι τα άτομα - οι ελάχιστες σωματίδια της ύλης, δεν έχει ακόμη αποδειχθεί ότι αποτελούνται από ακόμη μικρότερες μονάδες.

Τι είναι ένα χημικό στοιχείο;

Άτομο του χημικού στοιχείου - η μικροσκοπική δομικό στοιχείο της ύλης. Το καθοριστικό χαρακτηριστικό των μικροσωματιδίων γίνει η μοριακή μάζα του ατόμου. Μόνο η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου του εύλογου ότι οι απόψεις τους είναι διαφορετικές μορφές του Mendeleev ενός υλικού. Είναι τόσο μικρό που δεν μπορεί να δει με τη χρήση συμβατικών μικροσκοπίων, μόνο οι πιο ισχυρές ηλεκτρονικές συσκευές. Για λόγους σύγκρισης, τα μαλλιά της το χέρι ενός ανθρώπου είναι ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερο.

Η ηλεκτρονική δομή του ατόμου έχει έναν πυρήνα που αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, και ηλεκτρόνια, το οποίο περιστρέφεται γύρω από το κέντρο σε τακτική τροχιές, όπως οι πλανήτες γύρω από αστέρια τους. Όλοι πραγματοποιήθηκε από κοινού από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, μια από τις κορυφαίες τέσσερις στο σύμπαν. Τα νετρόνια - Ένα ουδέτερο σωματίδια χρέωση, προικισμένο με θετικά πρωτόνια και ηλεκτρόνια - αρνητική. Πρόσφατες έλκονται από τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια, έτσι τείνουν να παραμείνουν σε τροχιά.

Η δομή ενός ατόμου

Στο κεντρικό τμήμα έχει ένα τμήμα πυρήνα το οποίο γεμίζει το ελάχιστο συνολικό άτομο. Αλλά οι μελέτες δείχνουν ότι σχεδόν το σύνολο της μάζας (99,9%) βρίσκεται σε αυτό. Κάθε άτομο περιέχει πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια. Ο αριθμός των περιστρέφονται τα ηλεκτρόνια σε αυτό είναι ίσο με τη θετική κεντρικό φορτίο. Σωματίδια με το ίδιο φορτίο Ζ πυρήνα αλλά διαφορετική ατομική μάζα Α και τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα που ονομάζεται Ν ισότοπα και την ίδια Α και διαφορετικές Ζ και Ν - ισοβαρείς. Ηλεκτρονική - ελάχιστη ουσία σωματιδίων με αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο e = 1,6 χ 10-19 κουλόμπ. χρέωση Ion καθορίζει τον αριθμό των χαμένων ή κερδίζει ηλεκτρόνια. μεταμόρφωση Μέθοδος ουδέτερο άτομο σε ένα φορτισμένο ιόν ονομάζεται ιονισμό.

Η νέα έκδοση του μοντέλου του ατόμου

Οι φυσικοί έχουν ανακαλύψει μέχρι σήμερα είναι πολλά άλλα στοιχειώδη σωματίδια. Η ηλεκτρονική δομή του ατόμου έχει μια νέα έκδοση.

Πιστεύεται ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια, δεν έχει σημασία πόσο μικρό μπορεί να είναι, αποτελούνται από τα μικρότερα σωματίδια, τα οποία ονομάζονται - κουάρκ. Αποτελούν ένα νέο μοντέλο για το άτομο. Από τη στιγμή που οι επιστήμονες συγκεντρωθούν αποδείξεις για την ύπαρξη του προηγούμενου μοντέλου, και τώρα προσπαθούν να αποδείξουν την ύπαρξη των κουάρκ.

RTM - το μελλοντικό μέσο

Οι σύγχρονοι επιστήμονες μπορούν να δουν στον υπολογιστή σας παρακολουθεί ατομικών σωματιδίων της ύλης, καθώς και μεταφορά τους σε όλη την επιφάνεια με ένα ειδικό εργαλείο, το οποίο ονομάζεται σάρωσης σήραγγας μικροσκόπιο (RTM).

инструмент с наконечником, который очень осторожно движется возле поверхности материала. Είναι ένα ηλεκτρονικό εργαλείο με μια άκρη που κινείται πολύ προσεκτικά κοντά στην επιφάνεια του υλικού. Όταν ο ανιχνευτής κινείται, τα ηλεκτρόνια κινούνται διαμέσου του διακένου μεταξύ του άκρου και της επιφάνειας. Παρά το γεγονός ότι το υλικό φαίνεται πολύ ομαλή, στην πραγματικότητα, είναι άνιση σε ατομικό επίπεδο. Ο υπολογιστής κάνει την επιφάνεια της κάρτας του υλικού, δημιουργώντας μία εικόνα των σωματιδίων του, και οι επιστήμονες, έτσι μπορούν να δουν τις ιδιότητες του ατόμου.

ραδιενεργά σωματίδια

Τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα στράφηκε γύρω από τον πυρήνα σε μια επαρκώς μεγάλη απόσταση. Ατομική δομή, ώστε να είναι πραγματικά μια ουδέτερη και δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, επειδή όλα τα σωματίδια (πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια) είναι σε ισορροπία.

Το ραδιενεργό άτομο - είναι ένα στοιχείο που μπορεί να διασπαστεί εύκολα. Το κέντρο αποτελείται από πολλά πρωτόνια και τα νετρόνια. Μόνο εξαίρεση είναι ένα διάγραμμα ενός ατόμου υδρογόνου, η οποία έχει ένα ενιαίο πρωτόνιο. Ο πυρήνας περιβάλλεται από ένα νέφος ηλεκτρονίων, είναι η έλξη τους αναγκάζεται να περιστραφεί γύρω από το κέντρο. Τα πρωτόνια ίδια φορτία απωθούνται.

Αυτό δεν είναι ένα πρόβλημα για τους περισσότερους μικρά σωματίδια, στην οποία υπάρχουν πολλές. Όμως, ορισμένες από αυτές είναι ασταθείς, ειδικά στο μεγάλο μέγεθος, όπως το ουράνιο, το οποίο έχει 92 πρωτόνια. Μερικές φορές το κέντρο της δεν μπορεί να αντέξει τέτοια φορτία. Ραδιενεργό, καλούνται, λόγω του γεγονότος που εκπέμπουν περισσότερα σωματίδια από τον πυρήνα του. Όταν απελευθερώθηκε από την ασταθή πυρήνα των πρωτονίων, τα υπόλοιπα αποτελούν μια νέα θυγατρική. Μπορεί να είναι σταθερή ανάλογα με τον αριθμό των πρωτονίων στον νέο πυρήνα, και μπορούν να διαιρεθούν περαιτέρω. Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται έως ότου δεν υπάρχουν πλέον σταθερή κόρη πυρήνα.

Οι ιδιότητες των ατόμων

Φυσικο-χημικές ιδιότητες του ατόμου φυσικά διαφέρουν από το ένα στοιχείο στο άλλο. Αυτά ορίζονται από τις ακόλουθες βασικές παραμέτρους.

Ατομική μάζα. Δεδομένου ότι οι βασικές μικροσωματίδια θέση καταλαμβάνουν πρωτόνια και νετρόνια, τότε το άθροισμα του αριθμού των απαγωγών, η οποία εκφράζεται σε ατομική μάζα μονάδες (amu) Τύπος: Α = Ζ + Ν

Η ατομική ακτίνα. Η ακτίνα εξαρτάται από την θέση του στοιχείου στο περιοδικό σύστημα του χημικού δεσμού, τα ποσά των γειτονικών ατόμων και της κβαντικής μηχανικής δράσης. ακτίνα του πυρήνα είναι εκατό χιλιάδες φορές μικρότερη από την ακτίνα του στοιχείου. άτομο δομή μπορεί να χάσουν τα ηλεκτρόνια και μετατρέπεται σε θετικό ιόν ή να προσθέσετε ηλεκτρόνια και να γίνει αρνητικά ιόντα.

Στον περιοδικό πίνακα των Mendeleev κάθε χημικό στοιχείο καταλαμβάνει εκχωρηθεί μέρος της. μέγεθος άτομο Πίνακας αυξάνει κατά τη μετακίνηση προς τα κάτω, και μειώνεται κατά τη μετακίνηση από αριστερά προς τα δεξιά. Μετά από αυτό, το μικρότερο στοιχείο - είναι ήλιο, και το υψηλότερο - καίσιο.

Valence. Το εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων ενός ατόμου ονομάζεται ζώνη σθένους, και τα ηλεκτρόνια σε αυτό που ονομάζεται αντιστοίχως - τα ηλεκτρόνια σθένους. Ο αριθμός τους καθορίζει τον τρόπο με άτομο είναι συνδεδεμένο με άλλο μέσω χημικού δεσμού. Τρόπος για να δημιουργήσουν μικροσωματίδια τελευταία προσπάθεια να γεμίσει το εξωτερικό κέλυφος του σθένους τους.

έλξη βαρύτητας - είναι η δύναμη που κρατά τους πλανήτες σε τροχιά, επειδή έχουν εκδοθεί από τα χέρια των αντικειμένων πέφτουν στο πάτωμα. Ο άνθρωπος δεν είναι πλέον βλέπει τη βαρύτητα, αλλά η ηλεκτρομαγνητική επίδραση είναι πολλές φορές πιο ισχυρό. Η δύναμη που προσελκύει (ή απωθεί) τα φορτισμένα σωματίδια στο άτομο, 1000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 φορές πιο ισχυρό από τη βαρύτητα σε αυτό. Όμως, στο κέντρο του πυρήνα, εξακολουθεί να υπάρχει μια ισχυρή δύναμη μπορεί να χωρέσει τα πρωτόνια και τα νετρόνια μαζί.

Οι αντιδράσεις σε πυρήνες δημιουργούν ενέργειας σε ένα πυρηνικό αντιδραστήρα, όπου διασπώνται τα άτομα. Όσο βαρύτερο είναι το στοιχείο, οι μεγαλύτερες ποσότητες των σωματιδίων κατασκευαστεί άτομα του. Αν προσθέσετε το συνολικό αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων σε ένα στοιχείο, μαθαίνουμε από το βάρος του. Για παράδειγμα, το ουράνιο, το βαρύτερο στοιχείο που υπάρχουν στη φύση, έχει ατομικό βάρος 235 ή 238.

Σχάση του ατόμου με τα επίπεδα

Τα επίπεδα ενέργειας του ατόμου - είναι το ποσό του χώρου γύρω από τον πυρήνα, όπου το ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε κίνηση. Συνολικά υπάρχουν 7 τροχιακά που αντιστοιχεί στον αριθμό των περιόδων του περιοδικού πίνακα. Η πιο απομακρυσμένη η θέση του ηλεκτρονίου από τον πυρήνα, τα πιο σημαντικά αποθέματα ενέργειας που κατέχει. Περίοδος, ο αριθμός δείχνει τον αριθμό των ατομικών τροχιακών γύρω από τον πυρήνα του. Για παράδειγμα, το Κάλιο - περίοδος στοιχείο 4, τότε έχει ένα 4 άτομο ενέργειας επίπεδα. Αριθμός χημικό στοιχείο αντιστοιχεί στο φορτίο του και τον αριθμό των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα.

Atom - η πηγή ενέργειας

Πιθανώς το πιο διάσημο επιστημονικό τύπο που ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό φυσικό Αϊνστάιν. Υποστηρίζει ότι η μάζα δεν είναι παρά μια μορφή ενέργειας. Με βάση αυτή τη θεωρία, είναι δυνατόν να κάμουμε την ύλη σε ενέργεια, και υπολογίζεται από τον τύπο, όπως μπορεί να πάρει. Το πρώτο πρακτικό αποτέλεσμα αυτής της μετατροπής γίνονται ατομικές βόμβες που ελέγχθηκαν αρχικά στην έρημο Los Alamos (ΗΠΑ), και στη συνέχεια να εκραγεί πάνω από πόλεις της Ιαπωνίας. Και αν και μόνο το ένα έβδομο της εκρηκτικής ύλης μετατρέπεται σε ενέργεια, καταστροφική δύναμη της ατομικής βόμβας ήταν φρικτό.

Για τον πυρήνα απελευθερώνεται ενέργεια, πρέπει να καταστραφεί. Για να το χωρίσει, είναι απαραίτητο να ενεργήσουν έξω από το νετρόνιο. Στη συνέχεια ο πυρήνας διασπάται σε δύο άλλα, πιο ελαφρύ, προσφέροντας μια τεράστια απελευθέρωση της ενέργειας. Η κατάρρευση οδηγεί στην απελευθέρωση άλλων νετρόνια, και συνεχίζουν να χωρίσει άλλους πυρήνες. Η διαδικασία μετατρέπεται σε μια αλυσιδωτή αντίδραση, με αποτέλεσμα δημιουργώντας ένα τεράστιο ποσό ενέργειας.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης ενός πυρηνική αντίδραση στην εποχή μας

Καταστροφική δύναμη, η οποία απελευθερώνεται στον μετασχηματισμό της ύλης, η ανθρωπότητα προσπαθεί να δαμάσει τα πυρηνικά εργοστάσια. Όταν η πυρηνική αντίδραση λαμβάνει χώρα όχι με τη μορφή μιας έκρηξης, αλλά ως σταδιακή απώλεια θερμότητας.

Η πυρηνική ενέργεια έχει τα υπέρ και τα κατά της. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, προκειμένου να διατηρήσει τον πολιτισμό μας σε υψηλό επίπεδο, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε αυτή τη μεγάλη πηγή ενέργειας. Αλλά να έχετε κατά νου το γεγονός ότι ακόμα και η πιο σύγχρονη ανάπτυξη δεν μπορεί να εγγυηθεί την απόλυτη ασφάλεια των πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Επίσης, λαμβάνεται κατά την παραγωγή ενέργειας ραδιενεργών αποβλήτων κάτω από ακατάλληλη αποθήκευση μπορεί να επηρεάσουν τους απογόνους μας για δεκάδες χιλιάδες χρόνια.

Μετά το ατύχημα του Τσερνομπίλ περισσότερους ανθρώπους είναι η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας είναι πολύ επικίνδυνο για την ανθρωπότητα. Η μόνη ασφαλής εργοστάσιο αυτού του είδους είναι ο ήλιος με τεράστια χωρητικότητα ενέργειας της πυρηνικής ενέργειας. Οι επιστήμονες αναπτύσσουν διάφορα μοντέλα των ηλιακών συσσωρευτών, και, ενδεχομένως, στο εγγύς μέλλον, η ανθρωπότητα θα είναι σε θέση να παρέχουν οι ίδιοι με ασφαλή πυρηνική ενέργεια.