"Атом" гэдэг нэрийг Грек хэлнээс "хуваашгүй" гэж орчуулсан. Бидний эргэн тойрон дахь бүх зүйл - хатуу, шингэн, агаар - эдгээр олон тэрбум тоосонцороос бүтээгдсэн.
Атомын тухай хувилбарын харагдах байдал
Атомын тухай анх МЭӨ 5-р зуунд Грекийн гүн ухаантан Демокрит бодис нь хөдөлж буй жижиг хэсгүүдээс тогтдог гэж санал болгосноор мэдэгдэж эхэлсэн. Гэвч дараа нь тэдний оршин тогтнох хувилбарыг шалгах боломжгүй байв. Хэдийгээр эдгээр бөөмсийг хэн ч харж чадахгүй байсан ч энэ санааг хэлэлцсэн, учир нь эрдэмтэд бодит ертөнцөд болж буй үйл явцыг тайлбарлах цорын ганц арга зам байсан юм. Тиймээс тэд энэ баримтыг нотлохоосоо өмнө бичил бөөмс байдаг гэдэгт итгэдэг байсан.
Зөвхөн 19-р зуунд. тэдгээрийг химийн элементүүдийн хамгийн жижиг бүрэлдэхүүн хэсэг, атомын өвөрмөц шинж чанартай - бусадтай хатуу тогтоосон хэмжээгээр нэгдэлд оруулах чадвартай гэж шинжилж эхэлсэн. 20-р зууны эхэн үед атомыг материйн хамгийн жижиг хэсгүүд гэж үздэг байсан ба түүнээс ч жижиг нэгжээс бүрддэг нь нотлогдох хүртлээ.
Химийн элемент юунаас бүтдэг вэ?
Химийн элементийн атом нь материйн бичил харуурын барилгын блок юм. Атомын молекул жин нь энэхүү бичил бөөмийн тодорхойлогч шинж чанар болсон. Зөвхөн Менделеевийн үечилсэн хуулийг нээсэн нь тэдний төрлүүд нь нэг материйн янз бүрийн хэлбэрүүд гэдгийг нотолсон. Тэдгээр нь маш жижиг тул энгийн микроскопоор харагдахгүй, зөвхөн хамгийн хүчирхэг электрон төхөөрөмж юм. Харьцуулбал хүний гарын үс сая дахин өргөн.
Атомын электрон бүтэц нь нейтрон, протон, мөн электронуудаас бүрдэх цөмтэй бөгөөд тэдгээр нь оддын эргэн тойрон дахь гаригууд шиг тогтмол тойрог замд төвийг тойрон эргэдэг. Тэд бүгдээрээ орчлон ертөнцийн дөрвөн үндсэн хүчний нэг болох цахилгаан соронзон хүчээр нэгдмэл байдаг. Нейтронууд нь төвийг сахисан цэнэгтэй бөөмс, протонууд нь эерэг цэнэгтэй, электронууд нь сөрөг цэнэгтэй байдаг. Сүүлийнх нь эерэг цэнэгтэй протонуудад татагддаг тул тойрог замд үлдэх хандлагатай байдаг.
Атомын бүтэц
Төв хэсэгт бүхэл бүтэн атомын хамгийн бага хэсгийг дүүргэх цөм байдаг. Гэхдээ судалгаагаар бараг бүх масс (99.9%) нь үүнд оршдог болохыг харуулж байна. Атом бүр протон, нейтрон, электрон агуулдаг. Түүний доторх эргэдэг электронуудын тоо нь эерэг төвийн цэнэгтэй тэнцүү байна. Цөмийн цэнэг нь ижил Z, харин атомын масс A, цөм дэх нейтроны тоо нь N ялгаатай бөөмсийг изотопууд гэж нэрлэдэг ба ижил A, өөр Z ба N-тэй бөөмсийг изобар гэнэ. Электрон бол сөрөг талтай бодисын хамгийн жижиг бөөм юмцахилгаан цэнэг e=1.6 10-19 кулон. Ионы цэнэг алдагдсан буюу олж авсан электронуудын тоог тодорхойлдог. Төвийг сахисан атомыг цэнэгтэй ион болгон хувиргах процессыг иончлол гэж нэрлэдэг.
Атомын загварын шинэ хувилбар
Физикчид өнөөг хүртэл өөр олон энгийн бөөмсийг нээсэн. Атомын электрон бүтэц шинэ хувилбартай.
Протон ба нейтрон нь хичнээн жижиг байсан ч кварк гэж нэрлэгддэг хамгийн жижиг хэсгүүдээс тогтдог гэж үздэг. Эдгээр нь атомыг бүтээх шинэ загварыг бүрдүүлдэг. Эрдэмтэд өмнөх загвар байгаа эсэхийг нотлох баримт цуглуулдаг байсан бол өнөөдөр тэд кварк байгааг нотлохыг оролдож байна.
RTM бол ирээдүйн төхөөрөмж
Орчин үеийн эрдэмтэд аливаа бодисын атомын бөөмсийг компьютерийн дэлгэц дээр харж, мөн тэдгээрийг сканнердах туннелийн микроскоп (RTM) гэх тусгай хэрэгслээр гадаргуу дээгүүр хөдөлгөж чаддаг.
Энэ нь материалын гадаргуу дээр маш зөөлөн хөдөлдөг үзүүртэй компьютержсэн хэрэгсэл юм. Үзүүр хөдөлж байх үед электронууд үзүүр ба гадаргуугийн хоорондох завсараар хөдөлдөг. Хэдийгээр материал нь төгс гөлгөр мэт харагддаг ч үнэндээ атомын түвшинд жигд бус байдаг. Компьютер нь материйн гадаргуугийн газрын зургийг гаргаж, түүний бөөмсийн дүрсийг бүтээдэг бөгөөд ингэснээр эрдэмтэд атомын шинж чанарыг харж чадна.
Цацраг идэвхит тоосонцор
Сөрөг цэнэгтэй ионууд цөмийг хангалттай хол зайд эргэдэг. Атомын бүтэц нь бүхэл бүтэн байдагБүх бөөмс (протон, нейтрон, электрон) тэнцвэртэй байгаа тул энэ нь үнэхээр саармаг бөгөөд цахилгаан цэнэггүй.
Цацраг идэвхт атом нь амархан хуваагддаг элемент юм. Түүний төв нь олон протон ба нейтроноос тогтдог. Цорын ганц үл хамаарах зүйл бол нэг протонтой устөрөгчийн атомын диаграмм юм. Цөм нь электронуудын үүлээр хүрээлэгдсэн байдаг бөгөөд энэ нь тэдний таталцал нь тэднийг төвийг тойрон эргүүлэхэд хүргэдэг. Ижил цэнэгтэй протонууд бие биенээ түлхэнэ.
Хэд хэдэн ширхэгтэй ихэнх жижиг хэсгүүдийн хувьд энэ нь асуудал биш юм. Гэхдээ тэдгээрийн зарим нь тогтворгүй, ялангуяа 92 протонтой уран гэх мэт том нь тогтворгүй байдаг. Заримдаа түүний төв ийм ачааллыг тэсвэрлэж чадахгүй. Тэд цөмөөсөө хэд хэдэн тоосонцор ялгаруулдаг тул цацраг идэвхт гэж нэрлэдэг. Тогтворгүй цөм протонуудаас салсны дараа үлдсэн протонууд нь шинэ охин үүсгэдэг. Энэ нь шинэ цөм дэх протоны тооноос хамааран тогтвортой байж болно, эсвэл цааш хуваагдаж болно. Тогтвортой хүүхдийн цөм үлдэх хүртэл энэ үйл явц үргэлжилнэ.
Атомын шинж чанарууд
Атомын физик, химийн шинж чанар нь нэг элементээс нөгөөд байгалийн жамаар өөрчлөгддөг. Тэдгээрийг дараах үндсэн параметрүүдээр тодорхойлно.
Атомын масс. Микробөөмийн гол байрыг протон ба нейтрон эзэлдэг тул тэдгээрийн нийлбэр нь атомын массын нэгжээр (amu) илэрхийлэгдэх тоог тодорхойлдог Томъёо: A=Z + N.
Атомын радиус. Радиус нь Менделеевийн систем дэх элементийн байршлаас хамаарна, химийнхолбоо, хөрш атомын тоо, квант механик үйлдэл. Цөмийн радиус нь элементийн радиусаас зуун мянга дахин бага байна. Атомын бүтэц нь электроноо алдаж, эерэг ион болох эсвэл электрон нэмээд сөрөг ион болох боломжтой.
Менделеевийн үечилсэн системд аливаа химийн элемент өөрийн байр сууриа эзэлдэг. Хүснэгтэнд атомын хэмжээ дээрээс доош шилжих тусам нэмэгдэж, зүүнээс баруун тийш шилжихэд багасдаг. Эндээс хамгийн жижиг элемент нь гелий, хамгийн том нь цезий юм.
Валенци. Атомын гаднах электрон бүрхүүлийг валентийн бүрхүүл гэж нэрлэдэг бөгөөд түүний доторх электронууд нь валентийн электрон гэсэн нэрийг авсан. Тэдний тоо нь атом бусадтай химийн холбоогоор хэрхэн холбогдож байгааг тодорхойлдог. Сүүлчийн бичил бөөмсийг бий болгох аргаар тэд гадаад валентын бүрхүүлээ дүүргэхийг оролддог.
Таталцал, таталцал нь гараас суллагдсан биетүүд шалан дээр унадаг тул гарагуудыг тойрог замд нь байлгадаг хүч юм. Хүн таталцлыг илүү их анзаардаг ч цахилгаан соронзон нөлөө нь хэд дахин хүчтэй байдаг. Атом дахь цэнэгтэй бөөмсийг татах (эсвэл түлхэх) хүч нь таталцлаас 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 дахин хүчтэй. Гэхдээ цөмийн төвд протон, нейтроныг хамтад нь барьж чадах үүнээс ч илүү хүчтэй хүч байдаг.
Цөм дэх урвал нь атомууд хуваагддаг цөмийн реактор шиг энерги үүсгэдэг. Элемент хүнд байх тусам атомууд нь илүү олон тоосонцороос бүрддэг. Хэрэв бид элемент дэх протон ба нейтроны нийт тоог нэмбэл бид үүнийг олж мэднэмасс. Жишээлбэл, байгальд байдаг хамгийн хүнд элемент болох уран нь 235 эсвэл 238 атомын масстай.
Атомыг түвшинд хуваах
Атомын энергийн түвшин нь электрон хөдөлгөөнд байгаа цөмийн эргэн тойрон дахь орон зайн хэмжээ юм. Үелэх систем дэх үеүүдийн тоотой тохирч нийт 7 тойрог зам байдаг. Цөмөөс электроны байршил хэдий чинээ хол байна төдий чинээ их хэмжээний энергийн нөөцтэй байдаг. Үеийн дугаар нь цөмийн эргэн тойрон дахь атомын тойрог замын тоог заана. Жишээлбэл, кали нь 4-р үеийн элемент бөгөөд энэ нь атомын 4 энергийн түвшинтэй гэсэн үг юм. Химийн элементийн тоо нь түүний цэнэг болон цөмийн эргэн тойрон дахь электронуудын тоотой тохирч байна.
Атом бол эрчим хүчний эх үүсвэр
Хамгийн алдартай шинжлэх ухааны томьёог Германы физикч Эйнштейн нээсэн байх. Тэрээр масс бол эрчим хүчний нэг хэлбэрээс өөр зүйл биш гэж тэр хэлэв. Энэ онол дээр үндэслэн бодисыг энерги болгон хувиргаж, түүнээс хэдийг авах боломжтойг томъёогоор тооцоолох боломжтой. Энэхүү өөрчлөлтийн анхны бодит үр дүн нь эхлээд Лос-Аламосын цөлд (АНУ) туршсан атомын бөмбөг бөгөөд дараа нь Японы хотуудын дээгүүр дэлбэрсэн юм. Хэдийгээр тэсрэх бодисын долооны нэг нь эрчим хүч болж хувирсан ч атомын бөмбөгийн хор хөнөөлийн хүч аймшигтай байв.
Цөм нь эрчим хүчээ гаргахын тулд нурах ёстой. Үүнийг хуваахын тулд гаднаас ирсэн нейтронтой ажиллах шаардлагатай. Дараа нь цөм нь өөр хоёр хөнгөн хэсэг болж задарч, асар их энерги ялгаруулдаг. Ялзрал нь бусад нейтроныг ялгаруулахад хүргэдэг.мөн тэд бусад цөмүүдийг үргэлжлүүлэн хуваах болно. Уг процесс нь гинжин урвал болж хувирч, асар их хэмжээний энерги үүсдэг.
Бидний цаг үед цөмийн урвал ашиглахын давуу болон сул талууд
Матери хувирах явцад ялгардаг сүйтгэгч хүчийг хүн төрөлхтөн атомын цахилгаан станцуудыг номхотгохыг оролдож байна. Энд цөмийн урвал нь дэлбэрэлт хэлбэрээр явагддаггүй, харин аажмаар дулаан ялгарах хэлбэрээр явагддаг.
Атомын энерги үйлдвэрлэх нь сайн болон сул талуудтай. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар манай соёл иргэншлийг өндөр түвшинд байлгахын тулд эрчим хүчний энэ асар их эх үүсвэрийг ашиглах шаардлагатай байна. Гэхдээ хамгийн орчин үеийн бүтээн байгуулалтууд ч атомын цахилгаан станцуудын бүрэн аюулгүй байдлыг хангаж чадахгүй гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Түүнчлэн эрчим хүч үйлдвэрлэх явцад үүссэн цацраг идэвхт хог хаягдал буруу хадгалвал бидний үр удамд хэдэн арван мянган жилийн турш нөлөөлнө.
Чернобылийн АЦС-ын ослын дараа цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэх нь хүн төрөлхтөнд маш аюултай гэж үзэх хүмүүс улам олон болж байна. Энэ төрлийн цорын ганц аюулгүй цахилгаан станц бол асар том цөмийн энергитэй Нар юм. Эрдэмтэд нарны зайн бүх төрлийн загварыг боловсруулж байгаа бөгөөд магадгүй ойрын ирээдүйд хүн төрөлхтөн өөрийгөө аюулгүй атомын эрчим хүчээр хангах боломжтой болно.
