Oggi parleremo di qual è il livello di energia dell'atomo, quando una persona incontra questo concetto e dove viene applicato.
Le persone incontrano prima le scienze naturalia scuola. E se nel settimo anno di studio i bambini trovano ancora interessanti nuove conoscenze in biologia e chimica, allora al liceo iniziano ad avere paura. Quando arriva il turno della fisica atomica, le lezioni di questa disciplina ispirano già solo avversione per problemi incomprensibili. Tuttavia, vale la pena ricordare che tutte le scoperte che ora si sono trasformate in noiose materie scolastiche hanno una storia non banale e un intero arsenale di applicazioni utili. Scoprire come funziona il mondo è come aprire una scatola con dentro qualcosa di interessante: vuoi sempre trovare uno scompartimento segreto e scoprire lì un altro tesoro. Oggi parleremo di uno dei concetti base della fisica atomica, la struttura della materia.
Dall'antica lingua greca, la parola "atomo" è tradottacome "indivisibile, il più piccolo". Questa visione è una conseguenza della storia della scienza. Alcuni antichi greci e indiani credevano che tutto nel mondo fosse costituito da minuscole particelle.
Nella storia moderna, gli esperimenti in chimica sono statifatto molto prima della ricerca fisica. Gli studiosi del Seicento e del Settecento lavorarono principalmente per aumentare la potenza militare di un paese, re o duca. E per creare esplosivi e polvere da sparo, bisognava capire di cosa erano fatti. Di conseguenza, i ricercatori hanno scoperto che alcuni elementi non possono essere divisi oltre un certo livello. Ciò significa che ci sono i più piccoli vettori di proprietà chimiche.
Ma si sbagliavano. L'atomo si è rivelato essere una particella composita e la sua capacità di cambiare è di natura quantistica. Ciò è evidenziato anche dalle transizioni dei livelli energetici dell'atomo.
Alla fine del diciannovesimo secolo, gli scienziati si avvicinaronosi avvicinò allo studio delle più piccole particelle di materia. Ad esempio, era chiaro che un atomo contiene componenti con carica sia positiva che negativa. Ma la struttura dell'atomo era sconosciuta: la posizione, l'interazione, il rapporto tra il peso dei suoi elementi rimanevano un mistero.
Rutherford ha organizzato un esperimento sulla diffusione delle particelle alfasottile lamina d'oro. Ha scoperto che ci sono elementi positivi pesanti al centro degli atomi e elementi negativi molto leggeri si trovano ai bordi. Ciò significa che i portatori di cariche diverse sono particelle non simili tra loro. Questo spiegava la carica degli atomi: ad essi si poteva aggiungere o togliere un elemento. L'equilibrio che manteneva la neutralità dell'intero sistema fu violato e l'atomo acquisì una carica.
Più tardi si è scoperto:le particelle negative leggere sono elettroni e un nucleo positivo pesante è costituito da due tipi di nucleoni (protoni e neutroni). I protoni differivano dai neutroni solo per il fatto che i primi erano carichi positivamente e pesanti, mentre i secondi avevano solo massa. Cambiare la composizione e la carica del nucleo è difficile: richiede energie incredibili. Ma un atomo è molto più facile da dividere per un elettrone. Ci sono più atomi elettronegativi, che sono più disposti a "portare via" un elettrone, e meno elettronegativi, che hanno maggiori probabilità di "rinunciare". Ecco come si forma la carica di un atomo: se c'è un eccesso di elettroni, allora è negativo e se c'è una carenza, allora è positivo.
Ma questa struttura dell'atomo ha lasciato perplessi gli scienziati.Secondo la fisica classica dominante a quel tempo, l'elettrone, che si muoveva sempre intorno al nucleo, doveva emettere continuamente onde elettromagnetiche. Poiché questo processo significa una perdita di energia, allora tutte le particelle negative perderebbero presto la loro velocità e cadrebbero sul nucleo. Tuttavia, l'universo esiste da molto tempo e la catastrofe globale non si è ancora verificata. Si stava preparando il paradosso di una materia troppo vecchia.
I postulati di Bohr sono stati in grado di spiegare la discrepanza.Allora queste erano solo affermazioni, salti nell'ignoto, che non erano supportate da calcoli o teorie. Secondo i postulati, c'erano livelli energetici di elettroni nell'atomo. Ogni particella carica negativamente potrebbe essere solo a questi livelli. La transizione tra gli orbitali (i cosiddetti livelli) avviene tramite un salto, mentre un quanto di energia elettromagnetica viene rilasciato o assorbito.
Più tardi, la scoperta del quanto di Planck spiegò questo comportamento degli elettroni.
La quantità di energia richiesta per la transizione dipende dalla distanza tra i livelli energetici dell'atomo. Più sono lontani l'uno dall'altro, più grande è il quanto rilasciato o assorbito.
Come sai, la luce è un quanto.campo elettromagnetico. Pertanto, quando un elettrone in un atomo si sposta da un livello superiore a uno inferiore, crea luce. In questo caso vale anche la legge opposta: quando un'onda elettromagnetica colpisce un oggetto, ne eccita gli elettroni, che si spostano su un orbitale più alto.
Inoltre, i livelli energetici dell'atomosono individuali per ogni tipo di elemento chimico. Lo schema delle distanze tra gli orbitali è diverso per idrogeno e oro, tungsteno e rame, bromo e zolfo. Pertanto, un'analisi degli spettri di emissione di qualsiasi oggetto (inclusa una stella) determina in modo univoco quali sostanze e in quale quantità sono presenti in esso.
Questo metodo è usato incredibilmente ampiamente. L'analisi spettrale viene utilizzata:
Questo elenco mostra solo approssimativamente quantola scoperta dei livelli elettronici nell'atomo si è rivelata utile. Le livelle elettroniche sono le più grossolane, le più grandi. Ci sono livelli vibrazionali più piccoli e livelli rotazionali ancora più fini. Ma sono rilevanti solo per composti complessi: molecole e solidi.
Devo dire che la struttura del kernel non lo è ancoraindagato fino in fondo. Ad esempio, non c'è risposta alla domanda sul perché un certo numero di protoni corrisponda proprio a un tale numero di neutroni. Gli scienziati suggeriscono che il nucleo atomico contenga anche un analogo dei livelli elettronici. Tuttavia, questo non è stato ancora dimostrato.
