Бүх бодис элементүүдээс тогтдог. Гэтэл яагаад бидний эргэн тойрон дахь бүх зүйл тийм өөр байдаг вэ? Хариулт нь жижиг хэсгүүдтэй холбоотой. Тэднийг протон гэж нэрлэдэг. Сөрөг цэнэгтэй электронуудаас ялгаатай нь эдгээр энгийн бөөмс нь эерэг цэнэгтэй байдаг. Эдгээр бөөмс гэж юу вэ, тэд хэрхэн ажилладаг вэ?
Протон хаа сайгүй
Аль элементар бөөмс эерэг цэнэгтэй вэ? Хүрч, харж, мэдэрч болох бүх зүйл хатуу, шингэн, хийг бүрдүүлдэг хамгийн жижиг барилгын материал болох атомуудаас бүрддэг. Тэдгээрийг сайтар ажиглахад хэтэрхий жижиг боловч таны компьютер, ууж буй ус, амьсгалж буй агаар гэх мэт зүйлсийг бүрдүүлдэг. Хүчилтөрөгч, азот, төмөр зэрэг олон төрлийн атомууд байдаг. Эдгээр төрөл бүрийг элементүүд гэж нэрлэдэг.
Зарим нь хий (хүчилтөрөгч) юм. Никелийн элемент нь мөнгөлөг өнгөтэй. Бусад нь ч бийЭдгээр жижиг хэсгүүдийг бие биенээсээ ялгах шинж чанарууд. Эдгээр элементүүдийг юугаараа ялгаатай болгодог вэ? Хариулт нь энгийн: атомууд нь өөр өөр тооны протонтой байдаг. Энэхүү энгийн бөөмс нь эерэг цэнэгтэй бөгөөд атомын төвд байрладаг.
Бүх атом өвөрмөц
Атомууд нь маш төстэй боловч протонуудын тоо өөр байдаг нь тэднийг өвөрмөц төрлийн элемент болгодог. Жишээлбэл, хүчилтөрөгчийн атом 8 протонтой, устөрөгчийн атом ердөө 1, алтны атом 79. Протоныг нь тоолоод л атомын талаар их зүйлийг хэлж чадна. Эдгээр энгийн бөөмс нь цөмд өөрөө байрладаг. Анх үндсэн бөөмс гэж бодож байсан ч сүүлийн үеийн судалгаагаар протонууд нь кварк гэж нэрлэгддэг жижиг бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэг болохыг харуулсан.
Протон гэж юу вэ?
Аль элементар бөөмс эерэг цэнэгтэй вэ? Энэ бол протон юм. Энэ бол атом бүрийн цөмд байдаг субатомын бөөмийн нэр юм. Үнэн хэрэгтээ атом бүрийн протоны тоо нь атомын дугаар юм. Саяхныг хүртэл үүнийг үндсэн бөөмс гэж үздэг байсан. Гэсэн хэдий ч шинэ технологиудын ачаар протон нь кварк гэж нэрлэгддэг жижиг хэсгүүдээс бүрддэг болохыг олж мэдсэн. Кварк бол саяхан нээгдсэн материйн үндсэн бөөмс юм.
Протон хаанаас гардаг вэ?
Эерэг цэнэгтэй энгийн бөөмс,протон гэж нэрлэдэг. Эдгээр элементүүд нь тогтворгүй нейтронууд үүссэний үр дүнд үүсч болно. Ойролцоогоор 900 секундын дараа цөмөөс үсэрч буй нейтрон атомын бусад энгийн бөөмс болох протон, электрон ба антинейтрино болж задрах болно.
Нейтроноос ялгаатай нь чөлөөт протон тогтвортой байдаг. Чөлөөт протонууд хоорондоо харилцан үйлчлэхэд устөрөгчийн молекулуудыг үүсгэдэг. Манай нар орчлон ертөнцийн бусад оддын нэгэн адил ихэвчлэн устөрөгч байдаг. Протон бол +1 цэнэгтэй хамгийн жижиг энгийн бөөмс юм. Электрон нь -1 цэнэгтэй байхад нейтрон огт цэнэггүй.
Атомын доорх бөөмс: байршил ба цэнэг
Элементүүд нь атомын бүтцээрээ тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь субатомын энгийн хэсгүүд болох протон, нейтрон, электронуудаас бүрддэг. Эхний хоёр бүлэг нь атомын цөмд (төв) байрладаг бөгөөд нэг атомын масстай байдаг. Электронууд нь цөмийн гадна талд, "бүрхүүл" гэж нэрлэгддэг бүсэд байрладаг. Тэд бараг жингүй. Атомын массыг тооцоолохдоо зөвхөн протон ба нейтронд анхаарлаа хандуулдаг. Атомын масс нь тэдгээрийн нийлбэр юм.
Молекул дахь бүх атомын атомын массыг нэгтгэн гаргаснаар атомын массын нэгжээр (далтон гэж нэрлэдэг) илэрхийлэгддэг молекулын массыг тооцоолж болно. Хүнд хэсгүүд (нейтрон, протон) бүр нэг атомын масстай тул гелийн атом (He)хоёр протон, хоёр нейтрон, хоёр электронтой, дөрвөн атомын массын нэгж жинтэй (хоёр протон нэмэх хоёр нейтрон). Байршил, массаас гадна атомын доорх бөөмс бүр "цэнэг" гэж нэрлэгддэг шинж чанартай байдаг. Энэ нь "эерэг" эсвэл "сөрөг" байж болно.
Ижил цэнэгтэй элементүүд бие биенээ тусгах хандлагатай байдаг бол эсрэг цэнэгтэй объектууд бие биенээ татах хандлагатай байдаг. Ямар энгийн бөөмс эерэг цэнэгтэй вэ? Энэ бол протон юм. Нейтронууд ямар ч цэнэггүй байдаг бөгөөд энэ нь цөмд эерэг цэнэгийг өгдөг. Электрон бүр сөрөг цэнэгтэй бөгөөд энэ нь протоны эерэг цэнэгтэй тэнцүү байна. Цөмийн электрон ба протонууд бие биедээ татагддаг бөгөөд энэ нь Сарыг дэлхийн тойрог замд байлгадаг таталцлын хүчтэй адил атомыг барьж байдаг хүч юм.
Тогтвортой субатом бөөмс
Аль элементар бөөмс эерэг цэнэгтэй вэ? Хариулт нь мэдэгдэж байна: протон. Үүнээс гадна энэ нь электроны нэгж цэнэгийн хэмжээтэй тэнцүү байна. Гэсэн хэдий ч түүний тайван байдалд байгаа масс нь 1.67262 × 10-27 кг бөгөөд энэ нь электроны массаас 1836 дахин их юм. Протонууд нь нейтрон гэж нэрлэгддэг цахилгаан саармаг хэсгүүдийн хамт устөрөгчөөс бусад бүх атомын цөмүүдийг бүрдүүлдэг. Тухайн химийн элементийн цөм бүр ижил тооны протонтой байдаг. Энэ элементийн атомын дугаар нь түүний үелэх систем дэх байрлалыг тодорхойлдог.
Протоны нээлт
Эерэг цэнэгтэй энгийн бөөмс нь протон бөгөөд атомын бүтцийн хамгийн эртний судалгаанаас эхэлсэн протон юм. Электронуудыг гаргаж авсан ионжуулсан хийн атом ба молекулуудын урсгалыг судлахдаа устөрөгчийн атомтай тэнцүү масстай эерэг бөөмийг тодорхойлсон. Эрнест Рутерфорд (1919) азот нь альфа тоосонцороор бөмбөгдөхөд устөрөгч мэт харагддаг зүйлийг ялгаруулдаг болохыг харуулсан. 1920 он гэхэд тэрээр устөрөгчийн цөмөөс энгийн бөөмсийг тусгаарлаж, протон гэж нэрлэжээ.
20-р зууны төгсгөлд хийсэн өндөр энергийн бөөмсийн физикийн судалгаа нь субатомын бөөмсийн бүлэг доторх протоны мөн чанарын бүтцийн талаарх ойлголтыг сайжруулсан. Протон ба нейтрон нь жижиг хэсгүүдээс тогтдог нь нотлогдсон бөгөөд тэдгээрийг барион гэж ангилдаг - кварк гэгддэг материйн гурван үндсэн нэгжээс бүрддэг бөөмс.
Атомын доорх бөөмс: агуу нэгдмэл онол руу
Атом бол материйн жижиг хэсэг бөгөөд тодорхой элемент юм. Хэсэг хугацааны турш үүнийг байж болох хамгийн жижиг материйн хэсэг гэж үздэг байв. Гэвч 19-р зууны сүүлч, 20-р зууны эхэн үед эрдэмтэд атомууд нь тодорхой субатомын хэсгүүдээс бүрддэг бөгөөд аль ч элементээс үл хамааран ижил атомын субатын хэсгүүд атомыг бүрдүүлдэг болохыг олж мэдсэн. Өөр өөр атомын атомын бөөмсийн тоо л өөрчлөгддөг.
Эрдэмтэд одоо олон тооны субатомын бөөмс байдгийг хүлээн зөвшөөрч байна. Гэхдээ химийн чиглэлээр амжилтанд хүрэхийн тулд протон, нейтрон, электрон гэсэн гурван үндсэн зүйлийг л шийдэх хэрэгтэй. Бодисыг эерэг эсвэл сөрөг гэсэн хоёр аргын аль нэгээр нь цахилгаанаар цэнэглэж болно.
Эерэг цэнэгтэй элементар бөөмийг юу гэж нэрлэдэг вэ? Хариулт нь энгийн: протон бол нэг нэгж эерэг цэнэгийг авч явдаг хүн юм. Мөн сөрөг цэнэгтэй электронууд байгаа тул атом өөрөө төвийг сахисан байдаг. Заримдаа зарим атомууд электрон олж авах эсвэл алдаж, цэнэг олж авах боломжтой. Энэ тохиолдолд тэдгээрийг ион гэж нэрлэдэг.
Атомын элементийн бөөмс: эмх цэгцтэй систем
Атом нь тогтвортой байдлыг хангадаг, бодисын бүх төрлийн шинж чанарыг хариуцдаг системтэй, эмх цэгцтэй бүтэцтэй. Эдгээр субатомын тоосонцорыг судлах ажил зуу гаруй жилийн өмнө эхэлсэн бөгөөд одоог хүртэл бид тэдгээрийн талаар маш их зүйлийг мэддэг болсон. Эрдэмтэд атомын ихэнх хэсэг нь хоосон бөгөөд "электронууд"-аар сийрэг суурьшдаг болохыг олж мэдсэн. Эдгээр нь атомын нийт массын 99.99%-ийг эзэлдэг төв хүнд хэсгийг тойрон эргэдэг сөрөг цэнэгтэй гэрлийн бөөмс юм. Электронуудын мөн чанарыг олж мэдэх нь илүү хялбар байсан ч олон тооны овсгоотой судалгааны үр дүнд цөмд эерэг протон ба саармаг нейтронууд багтдаг нь тодорхой болсон.
Орчлон ертөнцийн нэгж бүр атомуудаас тогтдог
Материйн ихэнх шинж чанарыг ойлгох түлхүүр бол манай орчлон ертөнцийн нэгж бүр атомуудаас бүрддэг. Байгалийн 92 төрлийн атом байдаг бөгөөд тэдгээр нь молекул, нэгдлүүд болон бусад төрлийн бодисуудыг үүсгэдэг бөгөөд бидний эргэн тойрон дахь цогц ертөнцийг бий болгодог. Хэдийгээр "атом" гэдэг нэр нь "хуваашгүй" гэсэн утгатай грек үгнээс гаралтай átomos гэсэн үгнээс гаралтай боловч энэ нь материйн эцсийн барилгын материал биш бөгөөд үнэндээ субатомын бөөмсүүдэд "хуваагддаг" гэдгийг орчин үеийн физик харуулж байна. Эдгээр нь дэлхийг бүхэлд нь бүрдүүлдэг жинхэнэ суурь нэгжүүд юм.
