Hari ini kami akan memberitahu anda tentang tahap tenaga atom, apabila seseorang menemui konsep ini dan di mana ia digunakan.
fizik sekolah
Orang ramai pertama kali menemui sains di sekolah. Dan jika pada tahun ketujuh pengajian, kanak-kanak masih mendapati pengetahuan baru dalam biologi dan kimia menarik, maka di kelas senior mereka mula takut. Apabila giliran fizik atom tiba, pelajaran dalam disiplin ini sudah memberi inspirasi hanya rasa jijik untuk tugas yang tidak dapat difahami. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa semua penemuan yang kini telah bertukar menjadi mata pelajaran sekolah yang membosankan mempunyai sejarah yang tidak remeh dan seluruh senjata aplikasi yang berguna. Mengetahui cara dunia berfungsi adalah seperti membuka kotak dengan sesuatu yang menarik di dalamnya: anda sentiasa mahu mencari petak rahsia dan mencari harta karun lain di sana. Hari ini kita akan bercakap tentang salah satu konsep asas fizik atom, struktur jirim.
Tidak boleh dibahagikan, komposit, kuantum
Dari bahasa Yunani kuno, perkataan "atom" diterjemahkan sebagai "tidak boleh dibahagikan, terkecil". Pandangan ini adalah akibat daripada sejarah sains. Sesetengah orang Yunani dan India purba percaya bahawa segala-galanya di dunia terdiri daripada zarah-zarah kecil.
Dalam sejarah moden, eksperimen dalam kimia dibuat lebih awal daripada fizikalpenyelidikan. Ulama abad ketujuh belas dan kelapan belas bekerja terutamanya untuk meningkatkan kuasa ketenteraan sesebuah negara, raja atau duke. Dan untuk mencipta bahan letupan dan serbuk mesiu, adalah perlu untuk memahami kandungannya. Hasilnya, penyelidik mendapati bahawa beberapa elemen tidak boleh dipisahkan melebihi tahap tertentu. Ini bermakna terdapat pembawa terkecil sifat kimia.
Tetapi mereka silap. Atom ternyata menjadi zarah komposit, dan keupayaannya untuk berubah adalah bersifat kuantum. Ini dibuktikan dengan peralihan tahap tenaga atom.
Positif dan negatif
Pada penghujung abad kesembilan belas, saintis hampir mengkaji zarah terkecil jirim. Sebagai contoh, adalah jelas bahawa atom mengandungi komponen bercas positif dan negatif. Tetapi struktur atom tidak diketahui: susunan, interaksi, nisbah berat unsur-unsurnya kekal sebagai misteri.
Rutherford menyediakan eksperimen tentang penyerakan zarah alfa dengan kerajang emas nipis. Dia mendapati bahawa di tengah-tengah atom terdapat unsur-unsur positif yang berat, dan yang negatif yang sangat ringan terletak di tepi. Ini bermakna pembawa cas yang berbeza adalah zarah yang tidak serupa antara satu sama lain. Ini menjelaskan cas atom: unsur boleh ditambah atau dibuang. Baki yang memastikan keseluruhan sistem neutral telah rosak, dan atom memperoleh cas.
Elektron, proton, neutron
Kemudian ternyata: zarah negatif ringan ialah elektron, dan nukleus positif berat terdiri daripadadua jenis nukleon (proton dan neutron). Proton berbeza daripada neutron hanya kerana yang pertama bercas positif dan berat, manakala yang kedua hanya mempunyai jisim. Mengubah komposisi dan caj nukleus adalah sukar: ia memerlukan tenaga yang luar biasa. Tetapi atom adalah lebih mudah untuk dibahagikan dengan elektron. Terdapat lebih banyak atom elektronegatif, yang lebih cenderung untuk "mengambil" elektron, dan kurang elektronegatif, yang lebih cenderung untuk "memberikannya". Beginilah bagaimana cas atom terbentuk: jika terdapat lebihan elektron, maka ia negatif, dan jika terdapat kekurangan, maka ia positif.
Panjang umur alam semesta
Tetapi struktur atom ini membingungkan para saintis. Menurut fizik klasik yang berlaku pada masa itu, elektron, yang sentiasa bergerak mengelilingi nukleus, terpaksa memancarkan gelombang elektromagnet secara berterusan. Oleh kerana proses ini bermakna kehilangan tenaga, semua zarah negatif tidak lama lagi akan kehilangan kelajuannya dan jatuh pada nukleus. Walau bagaimanapun, alam semesta telah wujud untuk masa yang sangat lama, dan malapetaka global masih belum berlaku. Paradoks tentang bahan yang terlalu lama semakin berkembang.
postulatan Bohr
postulatan Bohr boleh menjelaskan percanggahan itu. Kemudian mereka hanya dakwaan, melompat ke dalam yang tidak diketahui, yang tidak disokong oleh pengiraan atau teori. Menurut postulat, terdapat tahap tenaga elektron dalam atom. Setiap zarah bercas negatif hanya boleh berada pada tahap ini. Peralihan antara orbital (paras yang dipanggil) dilakukan dengan lompatan, manakala kuantum tenaga elektromagnet dilepaskan atau diserap.tenaga.
Kemudian, penemuan kuantum Planck menjelaskan tingkah laku elektron ini.
Cahaya dan atom
Jumlah tenaga yang diperlukan untuk peralihan bergantung pada jarak antara tahap tenaga atom. Semakin jauh mereka antara satu sama lain, semakin banyak kuantum yang dipancarkan atau diserap.
Seperti yang anda ketahui, cahaya ialah kuantum medan elektromagnet. Oleh itu, apabila elektron dalam atom bergerak dari tahap yang lebih tinggi ke tahap yang lebih rendah, ia mencipta cahaya. Dalam kes ini, undang-undang songsang juga terpakai: apabila gelombang elektromagnet jatuh pada objek, ia merangsang elektronnya, dan mereka bergerak ke orbital yang lebih tinggi.
Selain itu, tahap tenaga atom adalah individu untuk setiap jenis unsur kimia. Corak jarak antara orbital adalah berbeza untuk hidrogen dan emas, tungsten dan kuprum, bromin dan sulfur. Oleh itu, analisis spektrum pelepasan mana-mana objek (termasuk bintang) dengan jelas menentukan bahan yang mana dan dalam kuantiti yang terdapat di dalamnya.
Kaedah ini digunakan dengan sangat meluas. Analisis spektrum digunakan:
- dalam forensik;
- dalam kawalan kualiti makanan dan air;
- dalam pengeluaran barang;
- dalam mencipta bahan baharu;
- dalam meningkatkan teknologi;
- dalam eksperimen saintifik;
- dalam penerokaan bintang.
Senarai ini hanya menunjukkan secara kasar betapa bergunanya penemuan tahap elektronik dalam atom. Tahap elektronik adalah yang paling kasar, yang terbesar. Ada yang lebih kecilgetaran, dan tahap putaran yang lebih halus. Tetapi ia hanya relevan untuk sebatian kompleks - molekul dan pepejal.
Mestilah dikatakan bahawa struktur nukleus masih belum diterokai sepenuhnya. Sebagai contoh, tiada jawapan kepada persoalan mengapa bilangan neutron sedemikian sepadan dengan bilangan proton tertentu. Para saintis mencadangkan bahawa nukleus atom juga mengandungi beberapa analog tahap elektronik. Walau bagaimanapun, ini masih belum dibuktikan.
