Soalan "Terdiri daripada apa jirim?", "Apakah sifat jirim?" sentiasa menduduki manusia. Sejak zaman purba, ahli falsafah dan saintis telah mencari jawapan kepada soalan-soalan ini, mencipta kedua-dua teori dan hipotesis yang realistik dan benar-benar menakjubkan dan hebat. Walau bagaimanapun, secara harfiah satu abad yang lalu, manusia datang sedekat mungkin untuk membongkar misteri ini dengan menemui struktur atom bahan. Tetapi apakah komposisi nukleus atom? Semua itu diperbuat daripada apa?
Dari teori kepada realiti
Menjelang awal abad kedua puluh, struktur atom tidak lagi menjadi hipotesis, tetapi telah menjadi fakta mutlak. Ternyata komposisi nukleus atom adalah konsep yang sangat kompleks. Ia mengandungi cas elektrik. Tetapi persoalan timbul: adakah komposisi atom dan nukleus atom termasuk jumlah cas yang berbeza atau tidak?
Model Planet
Pada mulanya, atom dianggap dibina sama seperti sistem suria kita. Namun begituIa dengan cepat ternyata bahawa pandangan ini tidak sepenuhnya betul. Masalah pemindahan mekanikal semata-mata skala astronomi gambar ke kawasan yang menduduki sepersejuta milimeter telah membawa kepada perubahan ketara dan dramatik dalam sifat dan kualiti fenomena. Perbezaan utama ialah undang-undang dan peraturan yang lebih ketat yang digunakan untuk membina atom.
Kelemahan model planet
Pertama, memandangkan atom daripada jenis dan unsur yang sama mestilah betul-betul sama dari segi parameter dan sifat, orbit elektron atom-atom ini juga mestilah sama. Walau bagaimanapun, undang-undang pergerakan badan astronomi tidak dapat memberikan jawapan kepada soalan-soalan ini. Percanggahan kedua terletak pada fakta bahawa pergerakan elektron di sepanjang orbit, jika undang-undang fizik yang dipelajari dengan baik digunakan padanya, semestinya disertai dengan pelepasan tenaga yang kekal. Akibatnya, proses ini akan menyebabkan penyusutan elektron, yang akhirnya akan mati dan malah jatuh ke dalam nukleus.
Struktur gelombang ibudan
Pada tahun 1924, bangsawan muda Louis de Broglie mengemukakan idea yang mengubah idea komuniti saintifik tentang isu-isu seperti struktur atom, komposisi nukleus atom. Ideanya ialah elektron bukan sekadar bola bergerak yang berputar mengelilingi nukleus. Ini adalah bahan kabur yang bergerak mengikut undang-undang yang menyerupai perambatan gelombang di angkasa. Dengan cepat, idea ini diperluaskan kepada pergerakan mana-mana badansecara umum, menjelaskan bahawa kita melihat hanya satu sisi pergerakan ini, tetapi yang kedua sebenarnya tidak nyata. Kita boleh melihat perambatan gelombang dan tidak perasan pergerakan zarah, atau sebaliknya. Sebenarnya, kedua-dua belah gerakan ini sentiasa wujud, dan putaran elektron dalam orbit bukan sahaja pergerakan cas itu sendiri, tetapi juga perambatan gelombang. Pendekatan ini pada asasnya berbeza daripada model planet yang diterima sebelum ini.
Asas asas
Nukleus atom ialah pusat. Elektron berputar di sekelilingnya. Segala-galanya ditentukan oleh sifat-sifat teras. Adalah perlu untuk membincangkan konsep seperti komposisi nukleus atom dari titik yang paling penting - dari pertuduhan. Atom mengandungi sejumlah elektron tertentu yang membawa cas negatif. Nukleus itu sendiri mempunyai cas positif. Daripada ini kita boleh membuat kesimpulan tertentu:
- Nukleus ialah zarah bercas positif.
- Di sekeliling teras adalah suasana berdenyut yang dicipta oleh cas.
- Nukleus dan ciri-cirinya yang menentukan bilangan elektron dalam atom.
Sifat Kernel
Tembaga, kaca, besi, kayu mempunyai elektron yang sama. Atom boleh kehilangan beberapa elektron atau bahkan semua. Sekiranya nukleus kekal bercas positif, maka ia dapat menarik jumlah zarah bercas negatif yang betul dari badan lain, yang akan membolehkannya bertahan. Jika atom kehilangan sejumlah elektron tertentu, maka cas positif pada nukleus akan lebih besar daripada baki cas negatif. ATDalam kes ini, seluruh atom akan memperoleh lebihan caj, dan ia boleh dipanggil ion positif. Dalam sesetengah kes, atom boleh menarik lebih banyak elektron, dan kemudian ia akan menjadi bercas negatif. Oleh itu, ia boleh dipanggil ion negatif.
Berapakah berat atom?
Jisim atom ditentukan terutamanya oleh nukleus. Elektron yang membentuk atom dan nukleus atom mempunyai berat kurang daripada seperseribu daripada jumlah jisim. Memandangkan jisim dianggap sebagai ukuran rizab tenaga yang ada pada bahan, fakta ini dianggap sangat penting apabila mengkaji soalan seperti komposisi nukleus atom.
Radioaktiviti
Soalan yang paling sukar timbul selepas penemuan sinar-X. Unsur radioaktif memancarkan gelombang alfa, beta dan gamma. Tetapi sinaran sedemikian mesti mempunyai sumber. Rutherford pada tahun 1902 menunjukkan bahawa sumber sedemikian adalah atom itu sendiri, atau lebih tepatnya, nukleus. Sebaliknya, radioaktiviti bukan sahaja pelepasan sinar, tetapi juga penukaran satu unsur kepada unsur lain, dengan sifat kimia dan fizikal yang baru sepenuhnya. Maksudnya, radioaktiviti ialah perubahan dalam nukleus.
Apa yang kita tahu tentang struktur nuklear?
Hampir seratus tahun yang lalu, ahli fizik Prout mengemukakan idea bahawa unsur-unsur dalam jadual berkala bukanlah bentuk rawak, tetapi merupakan gabungan atom hidrogen. Oleh itu, seseorang boleh menjangkakan bahawa kedua-dua cas dan jisim nukleus akan dinyatakan dalam bentuk integer dan berbilang cas hidrogen itu sendiri. Walau bagaimanapun, ini tidak sepenuhnya benar. Dengan mengkaji sifat-sifat atomnukleus dengan bantuan medan elektromagnet, ahli fizik Aston menetapkan bahawa unsur-unsur yang berat atomnya bukan integer dan gandaan, sebenarnya, adalah gabungan atom yang berbeza, dan bukan satu bahan. Dalam semua kes di mana berat atom bukan integer, kita memerhatikan campuran isotop yang berbeza. Apa ini? Jika kita bercakap tentang komposisi nukleus atom, isotop ialah atom dengan cas yang sama, tetapi dengan jisim yang berbeza.
Einstein dan nukleus atom
Teori relativiti mengatakan bahawa jisim bukanlah ukuran yang menentukan jumlah jirim, tetapi ukuran tenaga yang dimiliki oleh jirim. Sehubungan itu, jirim boleh diukur bukan dengan jisim, tetapi dengan cas yang membentuk jirim ini, dan tenaga cas tersebut. Apabila cas yang sama menghampiri satu lagi yang sama, tenaga akan meningkat, jika tidak ia akan berkurangan. Ini, sudah tentu, tidak bermakna perubahan dalam perkara. Oleh itu, dari kedudukan ini, nukleus atom bukanlah sumber tenaga, sebaliknya, sisa selepas pembebasannya. Jadi terdapat beberapa percanggahan.
Neutron
The Curies, apabila dihujani dengan zarah alfa berilium, menemui beberapa sinar yang tidak dapat difahami yang, berlanggar dengan nukleus atom, menolaknya dengan kuat. Walau bagaimanapun, mereka dapat melalui ketebalan jirim yang besar. Percanggahan ini telah diselesaikan oleh fakta bahawa zarah yang diberikan ternyata mempunyai cas elektrik neutral. Oleh itu, ia dipanggil neutron. Terima kasih kepada penyelidikan lanjut, ternyata jisim neutron hampir sama dengan jisim proton. Secara umumnya, neutron dan proton adalah sangat serupa. Dengan mengambil kiraDaripada penemuan ini, adalah mungkin untuk menentukan bahawa komposisi nukleus atom termasuk kedua-dua proton dan neutron, dan dalam kuantiti yang sama. Semuanya beransur-ansur jatuh ke tempatnya. Bilangan proton ialah nombor atom. Berat atom ialah jumlah jisim neutron dan proton. Isotop juga boleh dipanggil unsur di mana bilangan neutron dan proton tidak akan sama antara satu sama lain. Seperti yang dibincangkan di atas, dalam kes sedemikian, walaupun elemen pada asasnya kekal sama, sifatnya mungkin berubah dengan ketara.
