Sorular "Madde nelerden oluşur?", "Maddenin doğası nedir?" her zaman insanlığı meşgul etmiştir. Antik çağlardan beri, filozoflar ve bilim adamları, hem gerçekçi hem de tamamen şaşırtıcı ve fantastik teoriler ve hipotezler oluşturarak bu soruların cevaplarını arıyorlar. Ancak kelimenin tam anlamıyla bir asır önce insanlık, maddenin atomik yapısını keşfederek bu gizemi çözmeye mümkün olduğunca yaklaştı. Fakat bir atomun çekirdeğinin bileşimi nedir? Hepsi neyden yapılmış?
Teoriden gerçeğe
Yirminci yüzyılın başlarında, atom yapısı sadece bir hipotez olmaktan çıkmış, mutlak bir gerçek haline gelmişti. Bir atomun çekirdeğinin bileşiminin çok karmaşık bir kavram olduğu ortaya çıktı. Elektrik yükleri içerir. Ancak şu soru ortaya çıktı: Atomun ve atom çekirdeğinin bileşimi bu yüklerin farklı miktarlarını içeriyor mu, içermiyor mu?
Gezegen Modeli
Başlangıçta, atomun güneş sistemimize çok benzediği düşünülüyordu. Yine deKısa sürede bu görüşün tamamen doğru olmadığı ortaya çıktı. Resmin astronomik ölçeğinin milimetrenin milyonda birini kaplayan bir alana tamamen mekanik olarak aktarılması sorunu, fenomenlerin özelliklerinde ve niteliklerinde önemli ve dramatik bir değişikliğe yol açmıştır. Temel fark, atomun inşa edildiği çok daha katı yasalar ve kurallardı.
Gezegen modelinin dezavantajları
Öncelikle aynı tür ve elementteki atomların parametre ve özellik olarak tamamen aynı olması gerektiğinden, bu atomların elektronlarının yörüngeleri de aynı olmalıdır. Ancak astronomik cisimlerin hareket yasaları bu sorulara cevap veremiyordu. İkinci çelişki, bir elektronun yörünge boyunca hareketine, eğer ona iyi çalışılmış fiziksel yasalar uygulanırsa, mutlaka kalıcı bir enerji salınımının eşlik etmesi gerektiği gerçeğinde yatmaktadır. Sonuç olarak, bu süreç sonunda tükenecek ve hatta çekirdeğe düşecek olan elektronun tükenmesine yol açacaktır.
Ana dalga yapısıve
1924'te genç aristokrat Louis de Broglie, atomun yapısı, atom çekirdeğinin bileşimi gibi konularda bilim camiasının fikirlerini değiştiren bir fikir ortaya attı. Fikir, bir elektronun sadece çekirdeğin etrafında dönen hareketli bir top olmadığıydı. Bu, dalgaların uzayda yayılmasına benzeyen yasalara göre hareket eden bulanık bir maddedir. Oldukça hızlı bir şekilde, bu fikir herhangi bir cismin hareketine kadar genişletildi.genel olarak, bu hareketin sadece bir tarafını fark ettiğimizi, ancak ikincisinin aslında tezahür etmediğini açıklıyoruz. Dalgaların yayılımını görebiliriz ve parçacığın hareketini fark edemeyiz ya da tam tersi. Aslında, hareketin bu iki tarafı da her zaman mevcuttur ve bir elektronun yörüngedeki dönüşü yalnızca yükün kendisinin hareketi değil, aynı zamanda dalgaların yayılmasıdır. Bu yaklaşım, daha önce kabul edilen gezegen modelinden temel olarak farklıdır.
Temel temel
Bir atomun çekirdeği merkezdir. Elektronlar onun etrafında döner. Diğer her şey çekirdeğin özellikleri tarafından belirlenir. Bir atomun çekirdeğinin bileşimi gibi bir kavram hakkında en önemli noktadan - yükten bahsetmek gerekir. Bir atom, negatif yük taşıyan belirli sayıda elektron içerir. Çekirdeğin kendisi pozitif bir yüke sahiptir. Bundan kesin sonuçlar çıkarabiliriz:
- Çekirdek, pozitif yüklü bir parçacıktır.
- Çekirdeğin etrafında, yüklerin yarattığı titreşimli bir atmosfer vardır.
- Bir atomdaki elektron sayısını belirleyen çekirdek ve onun özellikleridir.
Çekirdek Özellikleri
Bakır, cam, demir, ahşap aynı elektronlara sahiptir. Bir atom birkaç elektron veya hatta hepsini kaybedebilir. Çekirdek pozitif yüklü kalırsa, diğer cisimlerden doğru miktarda negatif yüklü parçacıkları çekebilir ve bu da hayatta kalmasını sağlar. Bir atom belirli sayıda elektron kaybederse, çekirdek üzerindeki pozitif yük, kalan negatif yüklerden daha büyük olacaktır. ATBu durumda, tüm atom fazla yük alacaktır ve buna pozitif iyon denilebilir. Bazı durumlarda, bir atom daha fazla elektron çekebilir ve ardından negatif olarak yüklenir. Bu nedenle negatif iyon olarak adlandırılabilir.
Bir atom ne kadardır?
Bir atomun kütlesi esas olarak çekirdek tarafından belirlenir. Atomu ve atom çekirdeğini oluşturan elektronlar, toplam kütlenin binde birinden daha hafiftir. Kütle, bir maddenin sahip olduğu enerji rezervinin bir ölçüsü olarak kabul edildiğinden, atom çekirdeğinin bileşimi gibi bir soru incelenirken bu gerçek inanılmaz derecede önemli kabul edilir.
Radyoaktivite
En zor sorular X-ışınlarının keşfinden sonra ortaya çıktı. Radyoaktif elementler alfa, beta ve gama dalgaları yayar. Ancak böyle bir radyasyonun bir kaynağı olmalıdır. 1902'de Rutherford, böyle bir kaynağın atomun kendisi veya daha doğrusu çekirdek olduğunu gösterdi. Öte yandan, radyoaktivite sadece ışınların yayılması değil, aynı zamanda tamamen yeni kimyasal ve fiziksel özelliklerle bir elementin diğerine dönüştürülmesidir. Yani radyoaktivite çekirdekteki bir değişikliktir.
Nükleer yapı hakkında ne biliyoruz?
Neredeyse yüz yıl önce fizikçi Prout, periyodik tablodaki elementlerin rastgele formlar değil, hidrojen atomlarının kombinasyonları olduğu fikrini ortaya attı. Bu nedenle, çekirdeklerin hem yüklerinin hem de kütlelerinin, hidrojenin kendisinin tamsayı ve çoklu yükleri cinsinden ifade edilmesi beklenebilir. Ancak, bu pek doğru değil. Atomun özelliklerini inceleyerekFizikçi Aston, elektromanyetik alanların yardımıyla çekirdekleri, atom ağırlıkları tamsayılar ve katlar olmayan elementlerin aslında tek bir madde değil, farklı atomların bir kombinasyonu olduğunu belirledi. Atom ağırlığının bir tamsayı olmadığı tüm durumlarda, farklı izotopların bir karışımını gözlemleriz. Ne olduğunu? Bir atomun çekirdeğinin bileşimi hakkında konuşursak, izotoplar aynı yüke sahip ancak farklı kütlelere sahip atomlardır.
Einstein ve atomun çekirdeği
Görelilik teorisi, kütlenin madde miktarının belirlendiği bir ölçü değil, maddenin sahip olduğu enerjinin bir ölçüsü olduğunu söyler. Buna göre madde kütle ile değil, bu maddeyi oluşturan yük ve yükün enerjisi ile ölçülebilir. Aynı yük diğerine yaklaştığında, enerji artacak, aksi takdirde azalacaktır. Bu, elbette, maddede bir değişiklik anlamına gelmez. Buna göre, bu konumdan, bir atomun çekirdeği bir enerji kaynağı değil, serbest bırakıldıktan sonra bir kalıntıdır. Yani bir çelişki var.
Nötronlar
Curies, berilyumun alfa parçacıklarıyla bombardımana tutulduğunda, bir atomun çekirdeğiyle çarpışan ve onu büyük bir kuvvetle iten bazı anlaşılmaz ışınlar keşfetti. Bununla birlikte, büyük bir madde kalınlığından geçebilirler. Bu çelişki, verilen parçacığın nötr bir elektrik yüküne sahip olduğu gerçeğiyle çözüldü. Buna göre, nötron olarak adlandırıldı. Daha fazla araştırma sayesinde, nötronun kütlesinin protonun kütlesiyle neredeyse aynı olduğu ortaya çıktı. Genel olarak konuşursak, nötron ve proton inanılmaz derecede benzerdir. dikkate alarakBu keşiften, bir atomun çekirdeğinin bileşiminin hem protonları hem de nötronları ve eşit miktarlarda içerdiğini belirlemek kesinlikle mümkün oldu. Her şey yavaş yavaş yerine oturdu. Proton sayısı atom numarasıdır. Atom ağırlığı, nötron ve proton kütlelerinin toplamıdır. Bir izotop, nötron ve proton sayısının birbirine eşit olmayacağı bir element olarak da adlandırılabilir. Yukarıda tartışıldığı gibi, böyle bir durumda, eleman temelde aynı kalsa da özellikleri önemli ölçüde değişebilir.
