De naam "atoom" is vertaald uit het Grieks als "ondeelbaar". Alles om ons heen - vaste stoffen, vloeistoffen en lucht - is opgebouwd uit miljarden van deze deeltjes.
Het uiterlijk van de versie over het atoom
Atomen werden voor het eerst bekend in de 5e eeuw voor Christus, toen de Griekse filosoof Democritus suggereerde dat materie bestaat uit bewegende kleine deeltjes. Maar toen was het niet mogelijk om de versie van hun bestaan te controleren. En hoewel niemand deze deeltjes kon zien, werd het idee besproken, omdat de enige manier waarop wetenschappers de processen in de echte wereld konden verklaren. Daarom geloofden ze in het bestaan van microdeeltjes lang voordat ze dit feit konden bewijzen.
Alleen in de 19e eeuw. ze begonnen te worden geanalyseerd als de kleinste bestanddelen van chemische elementen, met de specifieke eigenschappen van atomen - het vermogen om in een strikt voorgeschreven hoeveelheid verbindingen met anderen aan te gaan. Aan het begin van de 20e eeuw werd aangenomen dat atomen de kleinste deeltjes materie waren, totdat werd bewezen dat ze uit nog kleinere eenheden bestonden.
Waar is een scheikundig element van gemaakt?
Atoom van een chemisch element is een microscopisch kleine bouwsteen van materie. Het molecuulgewicht van het atoom is het bepalende kenmerk van dit microdeeltje geworden. Alleen de ontdekking van de periodieke wet van Mendelejev bevestigde dat hun typen verschillende vormen van een enkele kwestie zijn. Ze zijn zo klein dat ze niet kunnen worden gezien met gewone microscopen, alleen met de krachtigste elektronische apparaten. Ter vergelijking: een haar op een mensenhand is een miljoen keer breder.
De elektronische structuur van een atoom heeft een kern, bestaande uit neutronen en protonen, evenals elektronen, die in constante banen om het centrum draaien, zoals planeten rond hun sterren. Ze worden allemaal bij elkaar gehouden door elektromagnetische kracht, een van de vier belangrijkste krachten in het universum. Neutronen zijn deeltjes met een neutrale lading, protonen hebben een positieve lading en elektronen een negatieve. Deze laatste worden aangetrokken door positief geladen protonen, dus ze hebben de neiging om in een baan om de aarde te blijven.
Atoomstructuur
In het centrale deel bevindt zich een kern die het minimale deel van het hele atoom vult. Maar studies tonen aan dat bijna de hele massa (99,9%) erin zit. Elk atoom bevat protonen, neutronen, elektronen. Het aantal roterende elektronen erin is gelijk aan de positieve centrale lading. Deeltjes met dezelfde kernlading Z, maar verschillende atoommassa A en het aantal neutronen in de kern N worden isotopen genoemd, en met dezelfde A en verschillende Z en N worden isobaren genoemd. Elektron is het kleinste deeltje materie met een negatiefelektrische lading e=1,6 10-19 coulomb. De lading van een ion bepa alt het aantal verloren of gewonnen elektronen. Het proces van metamorfose van een neutraal atoom in een geladen ion wordt ionisatie genoemd.
Nieuwe versie van het atoommodel
Natuurkundigen hebben tot nu toe veel andere elementaire deeltjes ontdekt. De elektronische structuur van het atoom heeft een nieuwe versie.
Er wordt aangenomen dat protonen en neutronen, hoe klein ze ook zijn, bestaan uit de kleinste deeltjes die quarks worden genoemd. Ze vormen een nieuw model voor de constructie van het atoom. Zoals wetenschappers vroeger bewijs verzamelden voor het bestaan van het vorige model, proberen ze tegenwoordig het bestaan van quarks te bewijzen.
RTM is het apparaat van de toekomst
Moderne wetenschappers kunnen atomaire deeltjes van een stof op een computerscherm zien en ze ook over het oppervlak verplaatsen met behulp van een speciaal hulpmiddel dat een scanning tunneling microscope (RTM) wordt genoemd.
Dit is een geautomatiseerde tool met een punt die heel zachtjes in de buurt van het oppervlak van het materiaal beweegt. Terwijl de punt beweegt, bewegen elektronen door de opening tussen de punt en het oppervlak. Hoewel het materiaal er perfect glad uitziet, is het in feite ongelijk op atomair niveau. De computer maakt een kaart van het oppervlak van de materie, creëert een afbeelding van de deeltjes, en zo kunnen wetenschappers de eigenschappen van het atoom zien.
Radioactieve deeltjes
Negatief geladen ionen cirkelen op voldoende grote afstand rond de kern. De structuur van een atoom is zodanig dat het geheel isis echt neutraal en heeft geen elektrische lading omdat alle deeltjes (protonen, neutronen, elektronen) in balans zijn.
Een radioactief atoom is een element dat gemakkelijk kan worden gesplitst. Het centrum bestaat uit veel protonen en neutronen. De enige uitzondering is het diagram van het waterstofatoom, dat één enkel proton heeft. De kern is omgeven door een wolk van elektronen, het is hun aantrekkingskracht die ervoor zorgt dat ze rond het centrum draaien. Protonen met dezelfde lading stoten elkaar af.
Dit is geen probleem voor de meeste kleine deeltjes die er meerdere hebben. Maar sommige zijn onstabiel, vooral grote zoals uranium, dat 92 protonen heeft. Soms is zijn centrum niet bestand tegen zo'n belasting. Ze worden radioactief genoemd omdat ze vanuit hun kern verschillende deeltjes uitstoten. Nadat de onstabiele kern de protonen heeft verwijderd, vormen de overblijvende protonen een nieuwe dochter. Het kan stabiel zijn, afhankelijk van het aantal protonen in de nieuwe kern, of het kan verder delen. Dit proces gaat door totdat er een stabiele onderliggende kern overblijft.
Eigenschappen van atomen
Fysieke en chemische eigenschappen van een atoom veranderen van nature van het ene element naar het andere. Ze worden gedefinieerd door de volgende hoofdparameters.
Atoommassa. Aangezien de belangrijkste plaats van de microdeeltjes wordt ingenomen door protonen en neutronen, bepa alt hun som het aantal, dat wordt uitgedrukt in atomaire massa-eenheden (amu) Formule: A=Z + N.
Atomaire straal. De straal hangt af van de locatie van het element in het Mendelejev-systeem, chemischbindingen, aantal naburige atomen en kwantummechanische actie. De straal van de kern is honderdduizend keer kleiner dan de straal van het element zelf. De structuur van een atoom kan elektronen verliezen en een positief ion worden, of elektronen toevoegen en een negatief ion worden.
In het periodiek systeem van Mendelejev neemt elk scheikundig element zijn toegewezen plaats in. In de tabel neemt de grootte van een atoom toe als je van boven naar beneden beweegt en kleiner als je van links naar rechts beweegt. Hieruit is het kleinste element helium en het grootste cesium.
Valentie. De buitenste elektronenschil van een atoom wordt de valentieschil genoemd en de elektronen erin hebben de overeenkomstige naam gekregen - valentie-elektronen. Hun aantal bepa alt hoe een atoom door middel van een chemische binding met de andere is verbonden. Door de methode van het maken van het laatste microdeeltje, proberen ze hun buitenste valentieschillen te vullen.
Zwaartekracht, aantrekkingskracht is de kracht die de planeten in een baan om de aarde houdt, omdat objecten die uit de handen worden losgelaten op de grond vallen. Een persoon merkt de zwaartekracht meer op, maar de elektromagnetische actie is vele malen krachtiger. De kracht die geladen deeltjes in een atoom aantrekt (of afstoot) is 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 keer sterker dan de zwaartekracht erin. Maar er is een nog sterkere kracht in het centrum van de kern die protonen en neutronen bij elkaar kan houden.
Reacties in kernen creëren energie zoals in kernreactoren waar atomen worden gesplitst. Hoe zwaarder het element, des te meer deeltjes zijn atomen opgebouwd. Als we het totale aantal protonen en neutronen in een element bij elkaar optellen, komen we erachtermassa. Uranium bijvoorbeeld, het zwaarste element dat in de natuur voorkomt, heeft een atoommassa van 235 of 238.
Een atoom verdelen in niveaus
De energieniveaus van een atoom zijn de grootte van de ruimte rond de kern, waar het elektron in beweging is. Er zijn in totaal 7 orbitalen, wat overeenkomt met het aantal perioden in het periodiek systeem. Hoe verder de locatie van het elektron van de kern verwijderd is, hoe groter de reserve aan energie die het heeft. Het periodenummer geeft het aantal atomaire orbitalen rond de kern aan. Kalium is bijvoorbeeld een element van de 4e periode, wat betekent dat het 4 energieniveaus van het atoom heeft. Het aantal van een chemisch element komt overeen met zijn lading en het aantal elektronen rond de kern.
Atoom is een energiebron
Waarschijnlijk is de meest bekende wetenschappelijke formule ontdekt door de Duitse natuurkundige Einstein. Ze beweert dat massa niets anders is dan een vorm van energie. Op basis van deze theorie is het mogelijk om materie in energie om te zetten en met de formule te berekenen hoeveel ervan kan worden verkregen. Het eerste praktische resultaat van deze transformatie waren atoombommen, die eerst werden getest in de Los Alamos-woestijn (VS) en vervolgens explodeerden boven Japanse steden. En hoewel slechts een zevende van het explosief in energie veranderde, was de vernietigende kracht van de atoombom verschrikkelijk.
Om ervoor te zorgen dat de kern zijn energie vrijgeeft, moet hij instorten. Om het te splitsen, is het noodzakelijk om met een neutron van buitenaf te handelen. Dan v alt de kern uiteen in twee andere, lichtere, terwijl er een enorme hoeveelheid energie vrijkomt. Verval leidt tot het vrijkomen van andere neutronen,en ze blijven andere kernen splitsen. Het proces verandert in een kettingreactie, wat resulteert in een enorme hoeveelheid energie.
Voor- en nadelen van het gebruik van kernreacties in onze tijd
Destructieve kracht, die vrijkomt tijdens de transformatie van materie, probeert de mensheid te temmen in kerncentrales. Hier vindt de kernreactie niet plaats in de vorm van een explosie, maar als een geleidelijke afgifte van warmte.
Productie van atoomenergie heeft zijn voor- en nadelen. Om onze beschaving op een hoog niveau te houden, is het volgens wetenschappers noodzakelijk om deze enorme energiebron te gebruiken. Maar er moet ook rekening mee worden gehouden dat zelfs de modernste ontwikkelingen de volledige veiligheid van kerncentrales niet kunnen garanderen. Bovendien kan radioactief afval dat wordt geproduceerd tijdens de energieproductie, als het niet op de juiste manier wordt opgeslagen, onze nakomelingen tienduizenden jaren aantasten.
Na het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl beschouwen steeds meer mensen de productie van kernenergie als zeer gevaarlijk voor de mensheid. De enige veilige energiecentrale van deze soort is de zon met zijn enorme kernenergie. Wetenschappers ontwikkelen allerlei modellen van zonnecellen en misschien zal de mensheid in de nabije toekomst in staat zijn zichzelf te voorzien van veilige atoomenergie.
