Na atom site na afọ - akụkụ 3

Ụdị mbara ala Rutherford nke atọm dị nso n'eziokwu karịa Thomson's "raisin pudding." Otú ọ dị, ndụ nke echiche a dị nanị afọ abụọ, ma tupu ikwu banyere onye ga-anọchi ya, ọ bụ oge iji kpughee ihe nzuzo atọ na-esote.

1. Hydrogen isotopes: prot kwụsiri ike na deuterium na tritium redioaktivu (foto: BruceBlaus/Wikimedia Commons).

oké oke mmiri ozuzo

Nchọpụta nke ihe ngosi nke redioactivity, bụ nke gosipụtara mmalite nke ịkọwa ihe omimi nke atom, na mbụ egwu ndabere nke kemịl - iwu nke periodicity. N'oge na-adịghị anya, a chọpụtara ọtụtụ iri na abuo ihe na-akpata redioaktivu. Ụfọdụ n'ime ha nwere ụdị kemịkal ahụ, n'agbanyeghị oke atomiki dị iche iche, ebe ndị ọzọ, nwere otu ìgwè ahụ, nwere ihe dị iche iche. Ọzọkwa, na mpaghara nke tebụl oge, ebe ekwesịrị idowe ha n'ihi ịdị arọ ha, enweghị ohere zuru oke iji nabata ha niile. Tebụl nke oge ọ bụla tụfuru n'ihi oke nchoputa.

2. oyiri nke J.J. Thompson's 1911 mass spectrometer (foto: Jeff Dahl/Wikimedia Commons)

atomic nucleus

Nke a bụ 10-100 puku. ugboro nta karịa dum atọm. Ọ bụrụ na a ga-amụba oghere nke atom hydrogen ka ọ bụrụ bọọlụ nwere dayameta nke 1 cm ma tinye ya n'etiti etiti egwuregwu bọọlụ, mgbe ahụ, eletrọn (dị obere karịa isi isi) ga-adị n'akụkụ ihe mgbaru ọsọ. (ihe karịrị 50 m).

Ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ akụkụ dum nke atom na-etinye na nucleus, dịka ọmụmaatụ, maka ọla edo ọ fọrọ nke nta ka ọ bụrụ 99,98%. Cheedị echiche otu kube nke ígwè a na-eru tọn 19,3. Ha niile nuclei nke atọm ọla edo nwere ngụkọta nke ihe na-erughị 1/1000 mm3 (bọọlụ nwere dayameta nke na-erughị 0,1 mm). Ya mere, atọm ahụ tọgbọ chakoo. Ndị na-agụ akwụkwọ ga-agbakọ njupụta nke ihe ndabere.

Achọpụtara ihe ngwọta nke nsogbu a na 1910 site n'aka Frederick Soddy. O webatara echiche nke isotopes, i.e. iche nke otu mmewere dị iche na ha atọm uka (1). Ya mere, ọ jụrụ onye ọzọ nke Dalton postulates - site ugbu a gaa n'ihu, ihe kemịkal agaghịzi enwe atom nke otu uka. Echiche nke isootope, mgbe nkwenye nnwale (mass spectrograph, 1911), mekwara ka o kwe omume ịkọwa ụkpụrụ nke akụkụ nke akụkụ atọ nke ihe ụfọdụ - ọtụtụ n'ime ha bụ ngwakọta nke ọtụtụ isotopes, na atomiki uka bụ nkezi nke ọnụ ọgụgụ ha niile (2).

Ngwa kernel

Onye ọzọ n’ime ụmụ akwụkwọ Rutherford, bụ́ Henry Moseley, mụrụ x-ray nke ihe ndị a ma ama na-ewepụta na 1913. N'adịghị ka mgbagwoju anya ngwa anya spectra, X-ray ụdịdị dị nnọọ mfe - nke ọ bụla mmewere na-ebupụta nanị abụọ wavelengths, wavelengths nke na-adị mfe jikọrọ ya na ụgwọ nke atomiki nucleus.

3. Otu igwe X-ray nke Moseley ji mee ihe (foto: Magnus Manske/Wikimedia Commons)

Nke a mere ka o kwe omume na nke mbụ iwepụta ọnụ ọgụgụ dị adị nke ihe ndị dị adị, yana ikpebi ole n'ime ha na-ezughị ezu iji mejupụta oghere dị na tebụl oge (3).

A na-akpọ urughuru na-ebu ụgwọ dị mma a na-akpọ proton (proton Grik = mbụ). Nsogbu ọzọ bilitere ozugbo. Ọnụ ọgụgụ nke proton dị ihe dịka otu nkeji. Ebe atomic nucleus sodium nwere ụgwọ nke nkeji iri na otu nwere oke nke nkeji iri abụọ na atọ? Otu ihe ahụ bụ, n'ezie, ikpe na ihe ndị ọzọ. Nke a pụtara na a ga-enwerịrị ihe ndị ọzọ dị na nucleus na-enweghị ụgwọ. Na mbụ, ndị ọkà mmụta sayensị chere na ndị a bụ protons na electrons jikọtara ya nke ọma, ma n'ikpeazụ, e gosipụtara na ihe ọhụrụ apụtala - neutron (Latin neuter = nnọpụiche). Ọkachamara physicist bụ James Chadwick mere nchoputa nke ihe omumu nke a na 11.

Protons na neutrons nwere ike ịtụgharị n'ime ibe ha. Ndị ọkà mmụta sayensị na-eche na ha bụ ụdị nke a na-akpọ nucleon (Latin nucleus = nucleus).

Ebe ọ bụ na nucleus nke isotope hydrogen dị mfe bụ proton, enwere ike ịhụ na William Prout na nkwupụta "hydrogen" ya. Ọdịdị nke atọm ọ mehieghị nke ukwuu (lee: "Site na atom site na narị afọ ndị gafeworonụ - akụkụ 2"; "Technician Young" No. 8/2015). Na mbụ enwere ọbụna oge n'etiti aha proton na "prouton".

4. Photocells na njedebe - ndabere nke ọrụ ha bụ mmetụta fotoelectric (foto: Ies / Wikimedia Commons)

Ọ bụghị ihe niile kwere

Ihe nlereanya Rutherford n'oge ọ pụtara nwere "nrụrụ ọmụmụ". Dịka iwu Maxwell nke electrodynamics siri dị (nke mgbasa ozi redio kwadoro na-arụ ọrụ n'oge ahụ), eletrọn na-agagharị n'okirikiri kwesịrị ịgbanye ebili mmiri electromagnetic.

Ya mere, ọ na-efunahụ ike, n'ihi nke ọ na-adaba na nucleus. N'okpuru ọnọdụ nkịtị, atom anaghị amụba (a na-emepụta ụdịdị dị iche iche mgbe ọ na-ekpo ọkụ na okpomọkụ dị elu) na a naghị ahụ ọdachi atomic (ntụgharị ndụ nke electron na-erughị otu nde nke sekọnd).

Ihe nlereanya Rutherford kọwara nsonaazụ nke nnwale mkposa ahụ, ma o kwekọrịtaghị n'eziokwu.

N'afọ 1913, ndị mmadụ "na-eji" eme ihe n'eziokwu ahụ bụ na a na-ewere ike dị na microcosm ma zipụ ọ bụghị n'ụdị ọ bụla, kama na akụkụ, nke a na-akpọ quanta. Na ndabere nke a, Max Planck kọwara ọdịdị nke ụdịdị dị iche iche nke radieshon na-ewepụta site na ahụ ọkụ (1900), na Albert Einstein (1905) ihe nzuzo nke mmetụta fotoelectric, ya bụ, mgbapụta nke electrons site na ọla ọkụ (4).

5. Foto dị iche iche nke electrons na kristal tantalum oxide na-egosi usoro ihe atụ ya (foto: Sven.hovmoeller/Wikimedia Commons)

Ọkà mmụta physics bụ́ Niels Bohr, bụ́ onye Denmark dị afọ 28 mezigharịrị ihe nlereanya Rutherford nke atọm. Ọ tụrụ aro ka elektrọn na-agagharị naanị na orbits na-ezute ọnọdụ ike ụfọdụ. Tụkwasị na nke ahụ, electrons anaghị ewepụta radieshon ka ha na-agagharị, na ike na-etinye uche naanị ma na-apụta mgbe agbanyere n'etiti orbits. Echiche ndị ahụ megidere physics oge gboo, mana nsonaazụ enwetara na ndabere ha (nha nha hydrogen atom na ogologo ahịrị nke ụdịdị dị iche iche) tụgharịrị dabara na nnwale ahụ. amuru ohuru nlereanya atomu.

N'ụzọ dị mwute, nsonaazụ ya dị irè naanị maka atom hydrogen (mana akọwaghị ihe nlele niile). Maka ihe ndị ọzọ, nsonaazụ mgbako ahụ adabaghị n'eziokwu. N'ihi ya, ndị ọkà mmụta sayensị enwebeghị usoro ihe atụ nke atọm.

Ihe nzuzo malitere ịpụta ìhè mgbe afọ iri na otu gachara. Nka mmụta doctoral nke onye France physics Ludwick de Broglie metụtara njirimara ebili mmiri nke ụmụ irighiri ihe. E gosipụtaworị na ìhè, na mgbakwunye na njirimara ndị a na-ahụkarị nke ebili mmiri (diffraction, refraction), na-akpakwa àgwà dị ka nchịkọta nke ihe - photons (dịka ọmụmaatụ, mgbagha na-agbanwe na electrons). Ma nnukwu ihe? Echiche ahụ dị ka nrọ nrọ maka onye isi, onye chọrọ ịghọ ọkà mmụta sayensị. Otú ọ dị, na 1927, e mere nnwale nke kwadoro echiche nke Broglie - iyi nke electrons na-agbasa na kristal metal (5).

Ebee ka atọm si bịa?

Dị ka onye ọ bụla ọzọ: Big Bang. Ndị ọkà mmụta sayensị kwenyere na n'ụzọ nkịtị n'ime akụkụ dị nta nke sekọnd site na "ebe efu" protons, neutrons na electrons, ya bụ, atom ndị mejupụtara, ka kpụrụ. Nkeji ole na ole ka e mesịrị (mgbe eluigwe na ụwa jụrụ oyi na njupụta nke ihe na-ebelata), nucleons jikọtara ọnụ, na-etolite nuclei nke ihe ndị ọzọ na-abụghị hydrogen. E hiwere helium kasị ukwuu, yana akara nke ihe atọ ndị a. Naanị mgbe 100 XNUMX ruo ọtụtụ afọ, ọnọdụ na-ekwe ka electrons jikọọ na nuclei - a na-emepụta atom mbụ. Ekwesịrị m ichere ogologo oge maka nke ọzọ. Mgbanwe nke enweghị usoro na njupụta mere ka e guzobe njupụta, nke, dị ka ha pụtara, dọtara ọtụtụ ihe. N'oge na-adịghị anya, n'ọchịchịrị nke eluigwe na ala, kpakpando mbụ nwulitere.

Mgbe ihe dị ka otu ijeri afọ gasịrị, ụfọdụ n’ime ha malitere ịnwụ. Na usoro ha ha mepụtara nuclei nke atọm ruo na ígwè. Ma mb͕e ha nwuru, ha we b͕asa ha n'ala ahu, ewe mua kpakpando ọhu site na ntu. Ndị kasị ibu n'ime ha nwere njedebe dị egwu. N'oge mgbawa nke supernova, e ji ọtụtụ irighiri ihe gbachie oghere ndị ahụ nke na e mepụtara ọbụna ihe ndị kasị dị arọ. Site na ha kpakpando ọhụrụ, mbara ala, na ụfọdụ globes - ndụ e kere.

Achọpụtala ịdị adị nke ebili mmiri okwu. N'aka nke ọzọ, eletrọn dị na atom ka a na-ewere dị ka ebili mmiri na-eguzo, n'ihi ya ọ naghị amụba ike. A na-eji ihe ebili mmiri nke electrons na-akpụ akpụ mee ihe iji mepụta microscopes eletrọn, nke mere ka o kwe omume ịhụ atom na nke mbụ (6). N'afọ sochirinụ, ọrụ nke Werner Heisenberg na Erwin Schrödinger (na ndabere nke de Broglie hypothesis) mere ka o kwe omume ịmepụta ọhụrụ nlereanya nke electron shells nke atom, kpamkpam dabere na ahụmahụ. Ma ndị a bụ ajụjụ karịrị akarị nke isiokwu.

Nrọ nke ndị alchemists mezuru

Mgbanwe nke redioaktivu eke, bụ nke a na-emepụta ihe ọhụrụ, ka amarala kemgbe njedebe nke narị afọ 1919. Na XNUMX, ihe naanị okike nwere ike ruo ugbu a. Ernest Rutherford n'oge a na-etinye aka na mmekọrịta nke ụmụ irighiri ihe na ihe. N'oge ule, ọ chọpụtara na protons pụtara n'ihi irradiation na nitrogen gas.

Nanị nkọwa maka ihe omume ahụ bụ mmeghachi omume n'etiti helium nuclei (otu akụkụ na nucleus nke isotope nke ihe a) na nitrogen (7). N'ihi ya, a na-emepụta oxygen na hydrogen (proton bụ nucleus nke isotope kachasị mfe). Nrọ nke ndị alchemist nke ntụgharị emezuola. N'ime iri afọ ndị sochirinụ, e mepụtara ihe ndị na-adịghị ahụ n'okike.

Nkwadebe redioaktivu eke na-ebupụta a-particles adịkwaghị mma maka ebumnuche a (ihe mgbochi Coulomb nke oghere dị arọ dị oke ibu maka urughuru ọkụ ịbịaru ha nso). Ndị accelerators, na-enye nnukwu ume na nuclei nke isotopes dị arọ, tụgharịrị bụrụ "ọkụ alchemical" nke ndị nna nna nke ndị na-ahụ maka chemist nke oge a gbalịrị inweta "eze ọla" (8).

N'ezie, gịnị banyere ọla edo? Ndị na-ahụ maka ọgwụ na-ejikarị mercury eme ihe maka mmepụta ya. A ghaghị ikweta na na nke a, ha nwere ezigbo "imi". Ọ bụ site na mercury e ji neutron mesoo n'ime igwe ihe na-emepụta ngwá agha nuklia ka e bu ụzọ nweta ọla edo arụrụ arụ. E gosipụtara mpempe ígwè ahụ na 1955 na Geneva Atomic Conference.

Fig 6. Atọm n'elu ọla edo, nke a na-ahụ anya na foto a na microscope tunneling.

7. Atụmatụ nke mbụ mmadụ transmutation nke ọcha

Ozi banyere ihe ndị ọkà mmụta sayensị rụzuru ọbụna kpalitere mkpali na-adịte aka na mgbanwe mgbanwe ụwa, ma akụkọ akụkọ ndị na-akpali akpali na-agbagha site na ozi gbasara ọnụ ahịa ore e gwupụtara n'ụzọ dị otú a - ọ na-adịkarị ọnụ karịa ọla edo nkịtị. Ndị na-emepụta ihe agaghị edochi ogbunigwe ọla dị oké ọnụ ahịa. Ma isotopes na ihe ndị na-emepụta ihe na-emepụta n'ime ha (maka nzube nke ọgwụ, ike, nchọpụta sayensị) bara uru karịa ọla edo.

8. Cyclotron akụkọ ihe mere eme na-emepụta ihe ole na ole mbụ mgbe uranium na tebụl oge (Lawrence Radiation Laboratory, University of California, Berkeley, August 1939)

Maka ndị na-agụ akwụkwọ ga-achọ inyocha okwu ndị e welitere na ederede, ana m akwado usoro isiokwu nke Mr. Tomasz Sowiński. Pụtara na "Usoro na-eto eto" na 2006-2010 (na ngalaba "Otu esi achọpụta ya"). Edemede a dịkwa na webụsaịtị odee na: .

okirikiri"Na atọm ruo mgbe ebighị ebi» Ọ malitere site na ncheta na narị afọ gara aga ka a na-akpọkarị afọ nke atọm. N'ezie, mmadụ enweghị ike ịghara ịhụ ihe ndị bụ isi rụzuru nke ndị ọkà mmụta sayensị na ndị chemists nke narị afọ nke XNUMX na nhazi nke ihe. Otú ọ dị, n'ime afọ ndị na-adịbeghị anya, ihe ọmụma banyere microcosm na-amụba ngwa ngwa na ngwa ngwa, a na-emepụta teknụzụ ndị na-enye ohere ịmegharị atom na ụmụ irighiri ihe. Nke a na-enye anyị ikike ịsị na ezigbo afọ nke atọm erubeghị.