Mengkaji komposisi jirim, saintis membuat kesimpulan bahawa semua jirim terdiri daripada molekul dan atom. Untuk masa yang lama, atom (diterjemahkan daripada bahasa Yunani sebagai "tidak boleh dibahagikan") dianggap sebagai unit struktur jirim terkecil. Walau bagaimanapun, kajian lanjut menunjukkan bahawa atom mempunyai struktur yang kompleks dan, seterusnya, termasuk zarah yang lebih kecil.
Atom diperbuat daripada apa?
Pada tahun 1911, saintis Rutherford mencadangkan bahawa atom mempunyai bahagian tengah yang mempunyai cas positif. Beginilah konsep nukleus atom mula-mula muncul.
Menurut skema Rutherford, yang dipanggil model planet, atom terdiri daripada nukleus dan zarah asas dengan cas negatif - elektron bergerak mengelilingi nukleus, sama seperti planet mengorbit mengelilingi Matahari.
Pada tahun 1932, seorang lagi saintis, Chadwick, menemui neutron, zarah yang tidak mempunyai cas elektrik.
Mengikut konsep moden, struktur nukleus atom sepadan dengan model planet yang dicadangkan oleh Rutherford. Nukleus dibawa masukkebanyakan jisim atom. Ia juga mempunyai cas positif. Nukleus atom mengandungi proton - zarah bercas positif dan neutron - zarah yang tidak membawa cas. Proton dan neutron dipanggil nukleon. Zarah bercas negatif - elektron - mengorbit mengelilingi nukleus.
Bilangan proton dalam nukleus adalah sama dengan bilangan elektron yang bergerak di orbit. Oleh itu, atom itu sendiri adalah zarah yang tidak membawa cas. Jika atom menangkap elektron orang lain atau kehilangan elektronnya sendiri, maka ia menjadi positif atau negatif dan dipanggil ion.
Elektron, proton dan neutron secara kolektif dirujuk sebagai zarah subatom.
Caj nukleus atom
Nukleus mempunyai nombor cas Z. Ia ditentukan oleh bilangan proton yang membentuk nukleus atom. Mengetahui jumlah ini adalah mudah: hanya rujuk kepada sistem berkala Mendeleev. Nombor atom unsur yang mempunyai atom adalah sama dengan bilangan proton dalam nukleus. Oleh itu, jika oksigen unsur kimia sepadan dengan nombor siri 8, maka bilangan proton juga akan sama dengan lapan. Oleh kerana bilangan proton dan elektron dalam atom adalah sama, terdapat juga lapan elektron.
Bilangan neutron dipanggil nombor isotop dan dilambangkan dengan huruf N. Nombornya mungkin berbeza dalam atom unsur kimia yang sama.
Jumlah proton dan elektron dalam nukleus dipanggil nombor jisim atom dan dilambangkan dengan huruf A. Oleh itu, formula untuk mengira nombor jisim kelihatan seperti ini: A=Z+N.
Isotop
Dalam kes apabila unsur mempunyai bilangan proton dan elektron yang sama, tetapi bilangan neutron yang berbeza, ia dipanggil isotop bagi unsur kimia. Boleh ada satu atau lebih isotop. Ia diletakkan dalam sel yang sama dalam sistem berkala.
Isotop sangat penting dalam kimia dan fizik. Sebagai contoh, isotop hidrogen - deuterium - digabungkan dengan oksigen memberikan bahan baru sepenuhnya, yang dipanggil air berat. Ia mempunyai takat didih dan beku yang berbeza daripada biasa. Dan gabungan deuterium dengan satu lagi isotop hidrogen - tritium membawa kepada tindak balas pelakuran termonuklear dan boleh digunakan untuk menjana sejumlah besar tenaga.
Jisim nukleus dan zarah subatomik
Saiz dan jisim atom dan zarah subatom boleh diabaikan dalam konsep manusia. Saiz biji adalah lebih kurang 10-12sm. Jisim nukleus atom diukur dalam fizik dalam apa yang dipanggil unit jisim atom - amu
Untuk satu amu ambil satu perdua belas jisim atom karbon. Menggunakan unit ukuran biasa (kilogram dan gram), jisim boleh dinyatakan seperti berikut: 1 a.m.u.=1, 660540 10-24g. Dinyatakan dengan cara ini, ia dipanggil jisim atom mutlak.
Walaupun fakta bahawa nukleus atom adalah komponen atom yang paling besar, dimensinya berbanding awan elektron di sekelilingnya adalah sangat kecil.
Pasukan Nuklear
Nukleus atom sangat stabil. Ini bermakna proton dan neutron dipegang dalam nukleus oleh beberapa daya. Tidakmungkin terdapat daya elektromagnet, kerana proton adalah zarah yang sama bercas, dan diketahui bahawa zarah dengan cas yang sama menolak antara satu sama lain. Daya graviti terlalu lemah untuk menyatukan nukleon. Oleh itu, zarah ditahan dalam nukleus melalui interaksi yang berbeza - daya nuklear.
Interaksi nuklear dianggap paling kuat dari semua yang wujud di alam semula jadi. Oleh itu, jenis interaksi antara unsur nukleus atom ini dipanggil kuat. Ia terdapat dalam banyak zarah asas, serta daya elektromagnet.
Ciri-ciri kuasa nuklear
- Tindakan singkat. Daya nuklear, tidak seperti daya elektromagnet, memanifestasikan dirinya hanya pada jarak yang sangat kecil setanding dengan saiz nukleus.
- Caj kemerdekaan. Ciri ini ditunjukkan dalam fakta bahawa daya nuklear bertindak sama pada proton dan neutron.
- Ketepuan. Nukleon nukleus berinteraksi hanya dengan sebilangan nukleon lain.
Tenaga Pengikat Teras
Perkara lain berkait rapat dengan konsep interaksi kuat - tenaga pengikat nukleus. Tenaga pengikat nuklear ialah jumlah tenaga yang diperlukan untuk membelah nukleus atom kepada nukleon konstituennya. Ia sama dengan tenaga yang diperlukan untuk membentuk nukleus daripada zarah individu.
Untuk mengira tenaga pengikat nukleus, adalah perlu untuk mengetahui jisim zarah subatom. Pengiraan menunjukkan bahawa jisim nukleus sentiasa kurang daripada jumlah nukleon konstituennya. Kecacatan jisim adalah perbezaan antarajisim nukleus dan jumlah proton dan elektronnya. Menggunakan formula Einstein tentang hubungan antara jisim dan tenaga (E=mc2), anda boleh mengira tenaga yang dijana semasa pembentukan nukleus.
Kekuatan tenaga pengikat nukleus boleh dinilai melalui contoh berikut: pembentukan beberapa gram helium menghasilkan tenaga sebanyak pembakaran beberapa tan arang batu.
Tindak balas nuklear
Nukleus atom boleh berinteraksi dengan nukleus atom lain. Interaksi sedemikian dipanggil tindak balas nuklear. Terdapat dua jenis tindak balas.
- Reaksi pembelahan. Ia berlaku apabila nukleus yang lebih berat terurai kepada yang lebih ringan akibat daripada interaksi.
- Tindak balas sintesis. Prosesnya adalah kebalikan pembelahan: nukleus berlanggar, dengan itu membentuk unsur yang lebih berat.
Semua tindak balas nuklear disertai dengan pembebasan tenaga, yang kemudiannya digunakan dalam industri, dalam ketenteraan, dalam tenaga dan sebagainya.
Mengenai komposisi nukleus atom, kita boleh membuat kesimpulan berikut.
- Atom terdiri daripada nukleus yang mengandungi proton dan neutron, serta elektron di sekelilingnya.
- Nombor jisim atom adalah sama dengan jumlah nukleon nukleusnya.
- Nuklon disatukan oleh kuasa yang kuat.
- Kuasa besar yang mengekalkan kestabilan nukleus atom dipanggil tenaga pengikat nuklear.
