Манай гараг дээрх бидний эргэн тойрон дахь бүх зүйл жижиг, баригдашгүй бөөмсөөс бүрддэг. Тэдний нэг нь электронууд юм. Тэдний нээлт харьцангуй саяхан болсон. Мөн энэ нь атомын бүтэц, цахилгаан дамжуулах механизм, дэлхийн бүтцийн тухай шинэ санаануудыг нээж өгсөн.
Хуваагдах боломжгүй зүйл хэрхэн хуваагдсан
Орчин үеийн ойлголтоор электронууд нь энгийн бөөмс юм. Эдгээр нь салшгүй хэсэг бөгөөд жижиг бүтцэд хуваагддаггүй. Гэхдээ ийм санаа үргэлж байгаагүй. 1897 он хүртэл электронууд тодорхойгүй байсан.
Эртний Грекийн сэтгэгчид ч гэсэн дэлхийн бүх зүйл барилга шиг олон бичил харуурын "тоосго"-оос бүрддэг гэж таамаглаж байсан. Дараа нь атомыг материйн хамгийн жижиг нэгж гэж үздэг байсан бөгөөд энэ итгэл үнэмшил олон зууны турш хадгалагдан үлджээ.
Атомын тухай ойлголт 19-р зууны төгсгөлд л өөрчлөгдсөн. Ж. Томсон, Э. Рутерфорд, Х. Лоренц, П. Земан нарын судалгааны дараа атомын цөм, электронууд хуваагдашгүй хамгийн жижиг бөөмс болохыг хүлээн зөвшөөрсөн. Цаг хугацаа өнгөрөхөд протон, нейтрон, бүр хожим нь - нейтрино, каон, пи-мезон гэх мэтийг илрүүлсэн.
Одоо шинжлэх ухаан асар олон тооны энгийн бөөмсийг мэддэг бөгөөд тэдгээрийн дотор электронууд байнга байр сууриа эзэлдэг.
Шинэ бөөмсийн нээлт
Атомд электронууд нээгдэх үед эрдэмтэд цахилгаан, соронзон байдгийг эртнээс мэддэг байсан. Гэвч эдгээр үзэгдлийн жинхэнэ мөн чанар, бүрэн шинж чанарууд нь олон физикчдийн оюун ухааныг эзэмдсэн нууц хэвээр байсаар байна.
19-р зууны эхэн үед цахилгаан соронзон цацрагийн тархалт гэрлийн хурдаар явагддаг нь мэдэгдэж байсан. Гэсэн хэдий ч англи хүн Жозеф Томсон катодын туяагаар туршилт хийж байхдаа тэдгээр нь атомын массаас бага масстай олон жижиг ширхэгүүдээс тогтдог гэж дүгнэжээ.
1897 оны 4-р сард Томсон илтгэл тавьж, атомын шинэ бөөмс үүссэнийг шинжлэх ухааны олон нийтэд танилцуулж, түүнийг корпускул гэж нэрлэжээ. Хожим нь Эрнест Рутерфорд тугалган цаасаар хийсэн туршилтуудын тусламжтайгаар багшийнхаа дүгнэлтийг баталж, корпускулуудад "электрон" гэсэн өөр нэр өгсөн.
Энэ нээлт нь физик төдийгүй химийн шинжлэх ухааны хөгжилд түлхэц өгсөн. Энэ нь цахилгаан, соронзон, бодисын шинж чанарыг судлахад ихээхэн ахиц дэвшил гаргах боломжийг олгож, цөмийн физикийг бий болгосон.
Электрон гэж юу вэ?
Электрон бол цахилгаан цэнэгтэй хамгийн хөнгөн бөөмс юм. Тэдний талаарх бидний мэдлэг нь хоорондоо зөрчилдсөн, бүрэн бус хэвээр байна. Жишээлбэл, орчин үеийн үзэл баримтлалд тэд нейтрон ба протоноос ялгаатай нь хэзээ ч мууддаггүй тул үүрд амьдардаг (сүүлийн онолын задралын нас нь орчлон ертөнцийн наснаас давсан).
Электронууд тогтвортой бөгөөд байнгын сөрөг цэнэгтэй e=1.6 x 10-19Cl. Тэд фермионы гэр бүл ба лептоны бүлэгт багтдаг. Бөөмүүд нь сул цахилгаан соронзон болон таталцлын харилцан үйлчлэлд оролцдог. Тэдгээр нь атомуудад байдаг. Атомтой холбоо тасарсан бөөмс нь чөлөөт электронууд юм.
Электронуудын масс 9.1 x 10-31 кг ба протоны массаас 1836 дахин бага. Тэд хагас бүхэл тоо ээрэх ба соронзон моменттэй. Электроныг "e-" үсгээр тэмдэглэнэ. Үүнтэй адилаар, гэхдээ нэмэх тэмдгээр түүний антагонистыг зааж өгсөн болно - позитроны эсрэг бөөмс.
Атом дахь электронуудын төлөв
Атом нь жижиг бүтцээс бүрддэг нь тодорхой болсон үед тэдгээр нь яг яаж байрлаж байгааг ойлгох шаардлагатай болсон. Тиймээс 19-р зууны төгсгөлд атомын анхны загварууд гарч ирэв. Гаригийн загваруудын дагуу протон (эерэг цэнэгтэй) ба нейтрон (төвийг сахисан) нь атомын цөмийг бүрдүүлдэг. Мөн түүний эргэн тойронд электронууд эллипс тойрог замд хөдөлсөн.
20-р зууны эхээр квант физик гарч ирснээр эдгээр санаанууд өөрчлөгдөв. Луи де Бройль электрон зөвхөн бөөмс төдийгүй долгион хэлбэрээр илэрдэг гэсэн онолыг дэвшүүлжээ. Эрвин Шрөдингер атомын долгионы загварыг бий болгож, электронууд нь тодорхой нягтралтай, цэнэгтэй үүл хэлбэрээр дүрслэгддэг.
Цөмийг тойрсон электронуудын байршил, замналыг нарийн тодорхойлох нь бараг боломжгүй юм. Үүнтэй холбогдуулан "орбиталь" буюу "электрон үүл" гэсэн тусгай ойлголтыг нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь хамгийн их магадлалтай байршлын орон зай юм.нэртэй бөөмс.
Эрчим хүчний түвшин
Атомын эргэн тойронд байгаа үүлэнд түүний цөм дэх протонтой адил олон электрон байдаг. Тэд бүгд өөр өөр зайд байрладаг. Цөмд хамгийн ойрхон нь хамгийн бага энергитэй электронууд юм. Бөөмүүд хэдий чинээ их энергитэй байна төдий чинээ хол явж чадна.
Гэхдээ тэдгээр нь санамсаргүй байдлаар зохион байгуулагдаагүй бөгөөд зөвхөн тодорхой тооны бөөмсийг багтаах боломжтой тодорхой түвшнийг эзэлдэг. Түвшин бүр өөрийн гэсэн энергийн хэмжээтэй бөгөөд дэд түвшинд хуваагддаг ба тэдгээр нь эргээд тойрог замд хуваагддаг.
Энергийн түвшний электронуудын шинж чанар, зохион байгуулалтыг тодорхойлоход дөрвөн квант тоог ашигладаг:
- n - электроны энергийг тодорхойлдог гол тоо (химийн элементийн үеийн тоотой тохирч байна);
- l - электрон үүлний хэлбэрийг тодорхойлсон тойрог замын тоо (s - бөмбөрцөг, p - найман хэлбэр, d - хошоонгор эсвэл хос найман хэлбэр, f - геометрийн цогц хэлбэр);
- m нь соронзон орон дахь үүлний чиглэлийг тодорхойлдог соронзон тоо;
- ms нь тэнхлэгээ тойрон электронуудын эргэлтийг тодорхойлдог эргэлтийн тоо юм.
Дүгнэлт
Тиймээс электронууд нь тогтвортой сөрөг цэнэгтэй бөөмс юм. Эдгээр нь элемент бөгөөд бусад элементүүд болон задарч чадахгүй. Тэдгээрийг үндсэн бөөмс, өөрөөр хэлбэл, материйн бүтцийн нэг хэсэг гэж ангилдаг.
Электронууд атомын цөмүүдийг тойрон хөдөлж, электрон бүрхүүлээ бүрдүүлдэг. Тэд химийн, оптик,төрөл бүрийн бодисын механик болон соронзон шинж чанар. Эдгээр хэсгүүд нь цахилгаан соронзон болон таталцлын харилцан үйлчлэлд оролцдог. Тэдний чиглэлтэй хөдөлгөөн нь цахилгаан гүйдэл болон соронзон орон үүсгэдэг.
