Kas Yra Atomas?

{h1}

Atomai yra pagrindiniai materijos vienetai. Jie sudaryti iš trijų dalelių: protonų, neutronų ir elektronų. Atomo, branduolio, protono, neutrono, elektrono ir izotopo apibrėžimas.

Berilio atomo struktūra: keturi protonai, keturi neutronai ir keturi elektronai.

Berilio atomo struktūra: keturi protonai, keturi neutronai ir keturi elektronai.

Kreditas: „general-fmv Shutterstock“

Atomai yra pagrindiniai materijos vienetai ir apibūdinanti elementų struktūra. Terminas „atomas“ kilęs iš graikų kalbos žodžio nedalomas, nes kažkada buvo manoma, kad atomai yra mažiausi dalykai visatoje ir jų negalima padalyti. Dabar mes žinome, kad atomai yra sudaryti iš trijų dalelių: protonų, neutronų ir elektronų - kurias sudaro dar mažesnės dalelės, tokios kaip kvarkai.

Atomai buvo sukurti po didžiojo sprogimo prieš 13,7 milijardo metų. Atvėsus karštai tankiai naujajai visatai, sąlygos tapo tinkamos kvarkams ir elektronams formuotis. Kvarkai susikūrė protonus ir neutronus, o šios dalelės sujungtos į branduolius. Anot CERN, visa tai įvyko per pirmąsias visatos egzistavimo minutes.

Prireikė 380 000 metų, kol Visata pakankamai atvėso, kad sulėtėtų elektronai, kad branduoliai galėtų juos užfiksuoti, kad sudarytų pirmuosius atomus. Ankstyviausi atomai pirmiausia buvo vandenilis ir helis, kurie vis dar yra gausiausi elementai visatoje. Galiausiai dėl gravitacijos dujų debesys susiliejo ir susiformavo žvaigždėmis, o sunkesni atomai buvo (ir tebėra sukurti) žvaigždėse ir siunčiami visoje visatoje, kai žvaigždė sprogo (supernova).

Atominės dalelės

Protonai ir neutronai yra sunkesni už elektronus ir yra branduolyje atomo centre. Elektronai yra ypač lengvi ir egzistuoja debesyje, skriejančiame aplink branduolį. Elektronų debesies spindulys yra 10 000 kartų didesnis už branduolį.

Protonų ir neutronų masė yra maždaug vienoda. Tačiau vienas protonas sveria daugiau nei 1800 elektronų. Atomai visada turi vienodą skaičių protonų ir elektronų, o protonų ir neutronų skaičius taip pat paprastai yra toks pat. Pridėjus protoną prie atomo, gaunamas naujas elementas, o pridėjus neutroną, susidaro to atomo izotopas arba sunkesnė versija.

Branduolys

Branduolį 1911 m. Atrado Ernestas Rutherfordas, fizikas iš Naujosios Zelandijos, kuris 1920 m. Pasiūlė pavadinti protoną teigiamai įkrautoms atomo dalelėms. Rutherfordas taip pat teoretikavo, kad branduolyje taip pat yra neutralių dalelių, kurias 1932 metais sugebėjo patvirtinti britų fizikas ir Rutherfordo studentas Jamesas Chadwickas.

Iš esmės visa atomo masė yra branduolyje. Anot Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos, branduolį sudarantys protonai ir neutronai yra maždaug vienodos masės (protonų yra šiek tiek mažiau) ir turi tą patį kampinį momentą.

Branduolį laiko kartu „stipri jėga“, viena iš keturių gamtoje esančių pagrindinių jėgų. Ši jėga tarp protonų ir neutronų įveikia atstumiančiąją elektrinę jėgą, kuri, laikydamasi elektros energijos taisyklių, protonus skirtingai atstumtų. Kai kurie atominiai branduoliai yra nestabilūs, nes skirtingų atomų surišimo jėga skiriasi priklausomai nuo branduolio dydžio. Tuomet šie atomai suskaidys į kitus elementus, pavyzdžiui, anglį-14, suskaidydami į azotą-14.

Protonai

Protonai yra teigiamai įkrautos dalelės, randamos atominiuose branduoliuose. Rutherfordas juos atrado per eksperimentus su katodinių spindulių vamzdeliais, atliktais nuo 1911 iki 1919 m.-27 kilogramas.

Protonų skaičius atome nusako, koks jis yra elementas. Pavyzdžiui, anglies atomai turi šešis protonus, vandenilio atomai turi vieną, o deguonies atomai turi aštuonis. Protonų skaičius atome nurodomas kaip to elemento atominis skaičius. Protonų skaičius atome taip pat lemia cheminį elemento elgesį. Elementų periodinė lentelė išdėsto elementus didėjančio atomo skaičiaus tvarka.

Trys kvarkai sudaro kiekvieną protoną - du kvarkai „aukštyn“ (kiekvienas turi 2/3 teigiamą krūvį) ir vienas „žemyn“ kvarkas (su 1/3 neigiamo krūvio) - ir juos laiko kitos subatominės dalelės, vadinamos gluoniais, kurios yra beveidės.

Elektronai

Elektronai yra maža, palyginti su protonais ir neutronais, daugiau nei 1800 kartų mažesni už protoną arba neutroną. Elektronų santykinė masė yra 0,0005439 (palyginti su neutrono mase, kuri yra 1) arba apie 9,109x10.-31 kilogramas.

J.J. Thomsonas, britų fizikas, elektroną atrado 1897 m. Iš pradžių žinomi kaip „kūneliai“, elektronai turi neigiamą krūvį ir yra elektriškai traukiami teigiamai įkrautų protonų. Elektronai supa atominį branduolį keliais, vadinamais orbitalais. Tai idėja, kurią 1920 m. Iškėlė austrų fizikas Ervinas Schrödingeris. Šiandien šis modelis žinomas kaip kvantinis arba elektronų debesų modelis. Vidiniai atomą supančios orbitalės yra sferinės, tačiau išorinės orbitos yra daug sudėtingesnės.

Atomo elektronų konfigūracija yra orbitaliniame elektronų padėties tipiniame atome aprašymas. Naudodamiesi elektronų konfigūracija ir fizikos principais, chemikai gali numatyti atomo savybes, tokias kaip stabilumas, virimo temperatūra ir laidumas.

Paprastai chemijoje svarbūs tik atokiausi elektronų apvalkalai. Vidinis elektronų apvalkalo žymėjimas dažnai sutrumpinamas pakeičiant ilgalaikį orbitos aprašą skliausteliuose esančių tauriųjų dujų simboliu. Šis žymėjimo būdas labai supaprastina didelių molekulių aprašymą.

Pavyzdžiui, berilio (Be) elektronų konfigūracija yra 1s22s2, bet parašyta [He] 2s2. [Jis] yra lygus visiems helio atomo elektronų orbitalėms. Raidės s, p, d ir f žymi orbitalių formą, o viršutinis raktas nurodo elektronų skaičių toje orbitoje. Urano, kaip kito pavyzdžio, elektronų konfigūracija yra 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66 s24e145d106p67 s25f4, kurį galima supaprastinti iki [RN] 7s25f4.

Neutronai

Neutronas naudojamas kaip palyginimas norint rasti santykinę protonų ir elektronų masę (taigi jo santykinė masė yra 1), o fizinė masė - 1,6749x10.-27 kilogramas.

Neutronų egzistavimą 1920 m. Teoretikavo Rutherfordas, o 1932 m. Juos atrado Chadwickas. Neutronai buvo rasti eksperimentų metu, kai atomai buvo šaudomi į ploną berilio lakštą. Buvo išlaisvintos subatominės dalelės be įkrovos - neutronas.

Neutronai yra neįkrautos dalelės, randamos visuose atominiuose branduoliuose (išskyrus vandenilį-1). Neutrono masė yra šiek tiek didesnė nei protono. Kaip ir protonai, neutronai taip pat yra sudaryti iš kvarkų - vieno kvarko „aukštyn“ (su teigiamu 2/3 krūviu) ir dviejų „žemyn“ kvarkų (kiekvieno neigiamas 1/3 krūvis).

Izotopai

Neutronų skaičius branduolyje lemia to elemento izotopą. Pavyzdžiui, vandenilis turi tris žinomus izotopus: protium, deuterį ir triį. Protium, simbolizuojamas kaip 1H yra paprastas vandenilis; jis turi vieną protoną ir vieną elektroną ir neturi neutronų. Deuteris (D arba 2H) turi vieną protoną, vieną elektroną ir vieną neutroną. Triis (T arba 3H) turi vieną protoną, vieną elektroną ir du neutronus.

Atomo istorija

Atomo teorija atsirado bent jau 440 B.C. Graikijos mokslininkui ir filosofui Democritus. Demokratas greičiausiai savo atomų teoriją sukūrė remdamasis buvusių filosofų darbais, teigia Andrew G. Van Melsenas, knygos „Nuo Atomos iki Atomo: Atomo sąvokos istorija“ autorius. Pavyzdžiui, Parmenidas, „Democritus“ mokytojas, yra žinomas dėl to, kad siūlo tapatumo principą. Šis principas, teigiantis, kad „visa tai, kas kartu sudaro būtį“, paskatino kitus filosofus, įskaitant Demokritą, tęsti savo darbą, galiausiai atvesdamas prie atominės teorijos.

Demokrito atomo paaiškinimas prasideda akmeniu. Perpjautas akmuo suteikia dvi to paties akmens puses. Jei akmuo būtų nuolat pjaustomas, tam tikru momentu atsirastų pakankamai mažas akmens gabalas, kad jo nebegalėtų pjaustyti. Terminas „atomas“ yra kilęs iš graikų kalbos žodžio nedalomas, o tai, pasak Demokrito, turi būti taškas, kuriame esybė (bet kokia materijos forma) nebegali būti padalinta. Jo paaiškinime buvo pateiktos idėjos, kad atomai egzistuoja atskirai vienas nuo kito, kad atomų yra begalė, kad atomai gali judėti, kad jie gali sujungti kartu, kad sukurtų materiją, bet nesijungia, kad taptų nauju atomu, ir kad jie negalima padalyti. Tačiau kadangi dauguma tuo metu filosofų - ypač labai įtakingas Aristotelis - manė, kad visa materija yra sukurta iš žemės, oro, ugnies ir vandens, Demokrito atominė teorija buvo atidėta.

Pasak Purdue universiteto chemijos katedros, britų chemikas Johnas Daltonas, remdamasis Demokrito idėjomis, 1803 m. Išleido savo atominės teoriją. Daltono teorija apėmė keletą „Democritus“ idėjų, pavyzdžiui, kad atomai yra nedalomi ir nesunaikinami ir kad skirtingi atomai kartu sudarytų visą materiją. Daltonas papildė teoriją idėjomis, kad visi tam tikro elemento atomai yra identiški, kad vieno elemento atomai turės skirtingą svorį ir savybes nei kito elemento atomai, kad atomai negali būti sukurti ar sunaikinti ir kad materiją sudaro atomai. derinant iš paprastų sveikųjų skaičių.

Cheminio paveldo fondo duomenimis, Thomsonas, britų fizikas, kuris 1897 m. Atrado elektroną, įrodė, kad atomai iš tikrųjų gali būti padalijami. Jis sugebėjo nustatyti neigiamai įkrautų dalelių egzistavimą tyrinėdamas katodinių spindulių vamzdžių elektrinės iškrovos savybes. Remiantis Thomsono 1897 m. Popieriumi, spinduliai buvo nukreipti vamzdyje, o tai įrodė, kad vakuuminiame vamzdyje yra kažkas, kas neigiamai įkrauta. 1899 m. Thomsonas paskelbė savo atomo versijos, paprastai žinomos kaip „slyvų pudingo modelis“, aprašą pagal Giora Hon ir Bernard R. Goldstein 2013 m. Straipsnį, išspausdintą žurnale „Annalen der Physik“. Thomsono atomo modelyje buvo daugybė elektronų, suspenduotų kažkur, kuris sukuria teigiamą krūvį, suteikdamas atomui bendrą neutralų krūvį, panašų į populiarųjį britų desertą, kuriame razinos buvo suspenduotos apvaliame torto pavidalo rutulyje.

Kitas mokslininkas, kuris toliau modifikavo ir patobulino atominį modelį, buvo Rutherfordas, kuris studijavo Thomsone pagal Purdue universiteto chemijos skyrių. 1911 m. Rutherfordas paskelbė savo atomo versiją, kurioje yra teigiamai įkrautas branduolys, kurį skrieja elektronai. Šis modelis atsirado, kai Rutherfordas ir jo padėjėjai šaudė alfa daleles ant labai plonų aukso lakštų. (Kaip rašo „Jefferson Lab“, alfa dalelę sudaro du protonai ir du neutronai, kuriuos visus laiko ta pati stipri branduolinė jėga, jungianti bet kurio atomo branduolį.)

Mokslininkai pastebėjo, kad nedidelis procentas alfa dalelių buvo išsibarstęs labai dideliais kampais į pradinę judėjimo kryptį, o didžioji dauguma praėjo tiesiai pro sunkiai judantį. Rutherfordas sugebėjo apytiksliai nustatyti aukso atomo branduolio dydį ir nustatė, kad jis yra mažiausiai 10 000 kartų mažesnis už viso atomo dydį, nes didžioji atomo dalis yra tuščia. Nepaisant jo apribojimų, Rutherfordo atomo modelis vis dar yra pagrindinis modelis, kuris naudojamas šiandien.

Keletas kitų mokslininkų skatino atominį modelį, įskaitant Nielsą Bohrą (remiantis Rutherfordo modeliu, kad būtų įtrauktos elektronų savybės, pagrįstos vandenilio spektru), Erwiną Schrödingerį (sukūrė atominį kvantinį modelį), Wernerį Heisenbergą (teigė, kad negalima žinoti abiejų elektronų padėtis ir greitis vienu metu), o Murray Gell-Mann ir George Zweig (savarankiškai sukūrė teoriją, kad protonus ir neutronus sudarė kvarkai).

Papildomos Rachel Ross, gyvojo mokslo bendradarbio, ataskaitos

Papildomi resursai

  • „Jefferson Lab“: kas yra atomas?
  • CERN: Ankstyvoji visata
  • Khano akademija: atominės chemijos istorija


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Pašėlęs Dr. Seuso Būtybių Paslėptas Vandenynas
Pašėlęs Dr. Seuso Būtybių Paslėptas Vandenynas

Kas Yra Anglies Dujinimas?
Kas Yra Anglies Dujinimas?

Mokslas Naujienos


Nom Nom! Paleo Dieta Padėjo Žmonėms Vystytis Kalbai
Nom Nom! Paleo Dieta Padėjo Žmonėms Vystytis Kalbai

Brokoliai: Nauda Sveikatai, Rizika Ir Mitybos Faktai
Brokoliai: Nauda Sveikatai, Rizika Ir Mitybos Faktai

Ispanija Pateikia Ieškinį Kolumbo Likutims
Ispanija Pateikia Ieškinį Kolumbo Likutims

Ar Jaunas Kraujas Tikrai Gali Padėti Gydyti Alzheimerio Ligą?
Ar Jaunas Kraujas Tikrai Gali Padėti Gydyti Alzheimerio Ligą?

10 Geriausių Kosmoso Sąmokslo Teorijų
10 Geriausių Kosmoso Sąmokslo Teorijų


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com