Асуулт "Матери юунаас бүрддэг вэ?", "Материйн мөн чанар юу вэ?" хүн төрөлхтнийг үргэлж эзэмдэж ирсэн. Эрт дээр үеэс философич, эрдэмтэд эдгээр асуултын хариултыг хайж, бодитой, үнэхээр гайхалтай, гайхалтай онол, таамаглалуудыг бий болгож ирсэн. Гэсэн хэдий ч яг зуун жилийн өмнө хүн төрөлхтөн материйн атомын бүтцийг нээснээр энэ нууцыг тайлахад аль болох ойртсон юм. Гэхдээ атомын цөм ямар бүтэцтэй байдаг вэ? Энэ бүхэн юунаас бүтсэн бэ?
Онолоос бодит байдал руу
20-р зууны эхэн гэхэд атомын бүтэц зүгээр нэг таамаглал байхаа больж, үнэмлэхүй баримт болсон. Атомын цөмийн бүтэц нь маш нарийн төвөгтэй ойлголт болох нь тогтоогдсон. Энэ нь цахилгаан цэнэгийг агуулдаг. Гэвч асуулт гарч ирэв: атом болон атомын цөмд эдгээр цэнэгийн өөр өөр хэмжээтэй байх уу, үгүй юу?
Гарагийн загвар
Анх атомыг манай нарны аймагтай маш адилхан бүтээгдсэн гэж үздэг байсан. Гэсэн хэдий чЭнэ үзэл бодол бүхэлдээ зөв биш болох нь хурдан тодорхой болов. Зургийн одон орон судлалын масштабыг миллиметрийн саяны нэгийг эзэлдэг газар руу цэвэр механикаар шилжүүлэх асуудал нь үзэгдлийн шинж чанар, чанарыг мэдэгдэхүйц, эрс өөрчлөхөд хүргэсэн. Гол ялгаа нь атомыг бий болгодог илүү хатуу хууль дүрэм байсан.
Гаригийн загварын сул тал
Нэгдүгээрт, ижил төрлийн болон элементийн атомууд параметр болон шинж чанарын хувьд яг ижил байх ёстой тул эдгээр атомуудын электронуудын тойрог зам нь мөн адил байх ёстой. Гэсэн хэдий ч одон орны биетүүдийн хөдөлгөөний хуулиуд эдгээр асуултын хариултыг өгч чадахгүй байв. Хоёрдахь зөрчилдөөн нь тойрог замын дагуух электрон хөдөлгөөн, хэрэв сайн судлагдсан физикийн хуулиудыг дагаж мөрдвөл эрчим хүчний байнгын ялгаралт дагалдаж байх ёстой гэсэн үг юм. Үүний үр дүнд энэ үйл явц нь электроны хомсдолд хүргэж, эцэст нь устаж, бүр цөмд унах болно.
Эхийн долгионы бүтэцболон
1924 онд залуу язгууртан Луи де Бройль атомын бүтэц, атомын цөмийн бүтэц зэрэг асуудлаар шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн санаа бодлыг өөрчилсөн санааг дэвшүүлжээ. Энэ санаа нь электрон бол зөвхөн цөмийг тойрон эргэдэг хөдөлгөөнт бөмбөг биш юм. Энэ бол орон зайд долгион тархахтай төстэй хуулийн дагуу хөдөлдөг бүдэг бодис юм. Маш хурдан хугацаанд энэ санаа нь аливаа биеийн хөдөлгөөнд нэвтэрсэнерөнхийдөө бид энэ хөдөлгөөний зөвхөн нэг талыг анзаардаг, харин хоёр дахь нь үнэндээ илрээгүй гэдгийг тайлбарлаж байна. Бид долгионы тархалтыг харж, бөөмийн хөдөлгөөнийг анзаардаггүй, эсвэл эсрэгээрээ. Үнэн хэрэгтээ хөдөлгөөний эдгээр хоёр тал үргэлж байдаг бөгөөд тойрог замд электрон эргэлт нь зөвхөн цэнэгийн хөдөлгөөн төдийгүй долгионы тархалт юм. Энэ хандлага нь урьд нь хүлээн зөвшөөрөгдсөн гаригийн загвараас үндсэндээ өөр юм.
Анхан шатны суурь
Атомын цөм нь төв юм. Түүний эргэн тойронд электронууд эргэлддэг. Бусад бүх зүйл нь үндсэн шинж чанараар тодорхойлогддог. Атомын цөмийн бүтэц гэх мэт ойлголтыг хамгийн чухал цэгээс - цэнэгээс нь ярих шаардлагатай байна. Атом нь сөрөг цэнэг агуулсан тодорхой тооны электрон агуулдаг. Цөм нь өөрөө эерэг цэнэгтэй байдаг. Эндээс бид тодорхой дүгнэлт хийж болно:
- Цөм нь эерэг цэнэгтэй бөөмс юм.
- Цөмийн эргэн тойронд цэнэгийн улмаас үүссэн лугшилттай уур амьсгал бий.
- Атом дахь электронуудын тоог цөм ба түүний шинж чанарууд тодорхойлдог.
Цөмийн шинж чанарууд
Зэс, шил, төмөр, мод ижил электронтой. Атом нь хэд хэдэн электрон эсвэл бүр бүх электроноо алдаж болно. Хэрэв цөм эерэг цэнэгтэй хэвээр байвал бусад биеэс сөрөг цэнэгтэй тоосонцорыг зохих хэмжээгээр татах чадвартай бөгөөд энэ нь түүнийг амьд үлдэх боломжийг олгоно. Хэрэв атом тодорхой тооны электроноо алдвал цөмийн эерэг цэнэг сөрөг цэнэгийн үлдсэн хэсгээс их байх болно. ATЭнэ тохиолдолд атом бүхэлдээ илүүдэл цэнэгийг олж авах бөгөөд үүнийг эерэг ион гэж нэрлэж болно. Зарим тохиолдолд атом илүү их электрон татах боломжтой бөгөөд дараа нь сөрөг цэнэгтэй болно. Тиймээс үүнийг сөрөг ион гэж нэрлэж болно.
Атом ямар жинтэй вэ?
Атомын массыг голчлон цөм тодорхойлдог. Атом ба атомын цөмийг бүрдүүлдэг электронууд нийт массын мянганы нэгээс бага жинтэй байдаг. Масс нь тухайн бодисын энергийн нөөцийн хэмжүүр гэж тооцогддог тул атомын цөмийн бүтэц гэх мэт асуултыг судлахад энэ баримтыг маш чухал гэж үздэг.
Цацраг идэвхжил
Хамгийн хэцүү асуултууд рентген туяаг нээсний дараа гарч ирсэн. Цацраг идэвхт элементүүд нь альфа, бета, гамма долгионыг ялгаруулдаг. Гэхдээ ийм цацраг нь эх үүсвэртэй байх ёстой. Рутерфорд 1902 онд ийм эх үүсвэр нь атом өөрөө, эс тэгвээс цөм гэдгийг харуулсан. Нөгөөтэйгүүр, цацраг идэвхит байдал нь зөвхөн туяа ялгаруулахаас гадна нэг элементийг нөгөө элемент болгон хувиргах, химийн болон физикийн цоо шинэ шинж чанар юм. Өөрөөр хэлбэл, цацраг идэвхт байдал нь цөмийн өөрчлөлт юм.
Бид цөмийн бүтцийн талаар юу мэдэх вэ?
Бараг зуун жилийн өмнө физикч Проут үелэх системийн элементүүд нь санамсаргүй хэлбэрүүд биш, харин устөрөгчийн атомуудын нэгдэл гэсэн санааг дэвшүүлсэн. Тиймээс цөмийн цэнэг ба масс хоёулаа устөрөгчийн бүхэл ба олон цэнэгээр илэрхийлэгдэнэ гэж таамаглаж болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь тийм ч үнэн биш юм. Атомын шинж чанарыг судлах замаарЦөмийг цахилгаан соронзон орны тусламжтайгаар физикч Астон тогтоожээ, атомын жин нь бүхэл ба үржвэр биш элементүүд нь үнэндээ нэг бодис биш, өөр өөр атомуудын нэгдэл юм. Атомын жин нь бүхэл тоо биш бүх тохиолдолд бид янз бүрийн изотопуудын холимогийг ажигладаг. Энэ юу вэ? Хэрэв бид атомын цөмийн найрлагын талаар ярих юм бол изотопууд нь ижил цэнэгтэй боловч өөр өөр масстай атомууд юм.
Эйнштейн ба атомын цөм
Харьцангуйн онол нь массыг материйн хэмжээг тодорхойлох хэмжүүр биш, харин материйн эзэмшдэг энергийн хэмжүүр гэж хэлдэг. Үүний дагуу бодисыг массаар биш, харин энэ бодисыг бүрдүүлдэг цэнэг, цэнэгийн эрчим хүчээр хэмжиж болно. Ижил цэнэг нөгөөд ойртох үед энерги нэмэгдэх болно, эс тэгвээс энэ нь буурах болно. Энэ нь мэдээжийн хэрэг бодисын өөрчлөлт гэсэн үг биш юм. Үүний дагуу энэ байрлалаас харахад атомын цөм нь энергийн эх үүсвэр биш, харин түүнийг сулласны дараа үлдэгдэл юм. Тэгэхээр зарим нэг зөрчилтэй байна.
Нейтронууд
Кюри нар бериллийн альфа тоосонцороор бөмбөгдөхдөө атомын цөмтэй мөргөлдөж, түүнийг хүчтэй түлхэж буй үл ойлгогдох туяаг олж илрүүлжээ. Гэсэн хэдий ч тэд их хэмжээний зузаантай бодисоор дамжин өнгөрөх чадвартай. Өгөгдсөн бөөм нь төвийг сахисан цахилгаан цэнэгтэй болсноор энэхүү зөрчилдөөнийг шийдсэн. Үүний дагуу үүнийг нейтрон гэж нэрлэдэг байв. Цаашдын судалгааны ачаар нейтроны масс протоныхтой бараг адилхан болох нь тогтоогдсон. Ерөнхийдөө нейтрон ба протон нь гайхалтай төстэй юм. БодлоготойгоорЭнэхүү нээлтээс атомын цөмд протон, нейтрон хоёулаа тэнцүү хэмжээгээр агуулагддаг болохыг тогтоох нь гарцаагүй юм. Бүх зүйл аажмаар байрандаа оров. Протоны тоо нь атомын дугаар юм. Атомын жин нь нейтрон ба протоны массын нийлбэр юм. Нейтрон ба протоны тоо бие биетэйгээ тэнцүү биш байх элементийг изотоп гэж нэрлэж болно. Дээр дурдсанчлан ийм тохиолдолд элемент үндсэндээ ижил хэвээр байгаа ч шинж чанар нь ихээхэн өөрчлөгдөж болно.
