Názov „atóm“ je preložený z gréčtiny ako „nedeliteľný“. Všetko okolo nás - pevné látky, kvapaliny a vzduch - je postavené z miliárd týchto častíc.
Prvýkrát boli atómy známe v 5. storočí predtýmNášho letopočtu, keď grécky filozof Democritus navrhol, že hmotu tvoria malé pohyblivé častice. Potom však neexistoval spôsob, ako skontrolovať verziu ich existencie. A hoci tieto častice nikto nemohol vidieť, o tejto myšlienke sa diskutovalo, pretože iba tak mohli vedci vysvetliť procesy prebiehajúce v skutočnom svete. Preto verili v existenciu mikročastíc dávno pred časom, keď dokázali túto skutočnosť dokázať.
Až v 19. storočí. začali byť analyzované ako najmenšie zložky chemických prvkov, ktoré majú špecifické vlastnosti atómov - schopnosť vytvárať zlúčeniny s ostatnými v prísne predpísanom množstve. Na začiatku 20. storočia sa verilo, že atómy sú najmenšie častice hmoty, až kým sa nepreukázalo, že sú zložené z ešte menších jednotiek.
Atóm chemického prvku - mikroskopickýstavebná tehla z hmoty. Definičným znakom tejto mikročastice je molekulová hmotnosť atómu. Až objav periodického Mendelejevovho zákona dokázal, že ich typy sú rôznymi formami jednej hmoty. Sú také malé, že ich nie je možné vidieť pomocou bežných mikroskopov, iba pomocou najvýkonnejších elektronických zariadení. Pre porovnanie, vlas na ľudskej ruke je miliónkrát širší.
Elektronická štruktúra atómu má jadro pozostávajúce zz neutrónov a protónov, ako aj elektrónov, ktoré sa otáčajú okolo stredu na konštantných dráhach, ako planéty okolo ich hviezd. Všetky z nich drží pohromade elektromagnetická sila, jedna zo štyroch hlavných vo vesmíre. Neutróny sú častice s neutrálnym nábojom, protóny sú pozitívne a elektróny sú negatívne. Posledné menované sú priťahované kladne nabitými protónmi, takže majú tendenciu zostať na obežnej dráhe.
Stredná časť má jadro, ktoré sa vypĺňaminimálna časť celého atómu. Štúdie ale ukazujú, že sa v nej nachádza takmer celá hmota (99,9%). Každý atóm obsahuje protóny, neutróny, elektróny. Počet rotujúcich elektrónov v ňom sa rovná kladnému centrálnemu náboju. Častice s rovnakým jadrovým nábojom Z, ale odlišnou atómovou hmotnosťou A a počtom neutrónov v jadre N sa nazývajú izotopy a s rovnakým A a rôznymi Z a N - izobary. Elektrón je najmenšia častica látky so záporným elektrickým nábojom e = 1,6 · 10-19 coulomb. Náboj iónu určuje počet stratených alebo pridaných elektrónov. Proces metamorfózy neutrálneho atómu na nabitý ión sa nazýva ionizácia.
Fyzici dodnes objavili mnoho ďalších elementárnych častíc. Elektronická štruktúra atómu má novú verziu.
Verí sa, že protóny a neutróny, čokoľvekneboli malé, pozostávajú z najmenších častíc, ktoré sa nazývajú - kvarky. Predstavujú nový model pre konštrukciu atómu. Keďže vedci zbierali dôkazy o existencii predchádzajúceho modelu, dnes sa snažia dokázať existenciu kvarkov.
Moderní vedci to môžu vidieť na monitorepočítačové atómové častice hmoty, ako aj ich pohyb po povrchu pomocou špeciálneho nástroja nazývaného skenovací tunelovací mikroskop (RTM).
Je to tak výpočtovej nástroj s hrotom, ktorý je veľmisa pohybuje opatrne blízko povrchu materiálu. Pri pohybe hrotu sa elektróny pohybujú cez medzeru medzi hrotom a povrchom. Aj keď materiál vyzerá dokonale hladko, na atómovej úrovni je v skutočnosti nerovný. Počítač vytvorí mapu povrchu látky a vytvorí obraz jej častíc, a tak vedci môžu vidieť vlastnosti atómu.
Negatívne nabité ióny krúžia okolo jadrana dostatočne veľkú vzdialenosť. Štruktúra atómu je taká, že celok je skutočne neutrálny a nemá elektrický náboj, pretože všetky jeho častice (protóny, neutróny, elektróny) sú v rovnováhe.
Rádioaktívny atóm je prvok, ktorý môžeľahko sa rozdelí. Jeho stred sa skladá z mnohých protónov a neutrónov. Jedinou výnimkou je schéma atómu vodíka, ktorý má jeden jediný protón. Jadro je obklopené oblakom elektrónov, je to ich príťažlivosť, vďaka ktorej sa otáča okolo stredu. Protóny s rovnakým nábojom sa navzájom odpudzujú.
Pre väčšinu malých častíc to nie je problém.ktoré ich majú niekoľko. Niektoré z nich sú ale nestabilné, najmä veľké, ako napríklad urán, ktorý má 92 protónov. Jeho stred niekedy také zaťaženie nevydrží. Nazývajú sa rádioaktívne, pretože vylučujú niekoľko častíc z ich jadra. Keď sa nestabilné jadro zbaví protónov, zvyšné vytvoria novú dcéru. Môže byť stabilný v závislosti od počtu protónov v novom jadre alebo môže ďalej štiepiť. Tento proces pokračuje, kým nezostane stabilné jadro dieťaťa.
Fyzikálno-chemické vlastnosti atómu sa z jedného prvku na druhý prirodzene menia. Sú určené nasledujúcimi hlavnými parametrami.
Atómová hmotnosť. Pretože hlavné miesto mikročastíc je obsadené protónmi a neutrónmi, ich súčet určuje počet, ktorý je vyjadrený v atómových hmotnostných jednotkách (amu) Vzorec: A = Z + N.
Atómový polomer. Polomer závisí od umiestnenia prvku v Mendelejevovom systéme, chemickej väzby, počtu susedných atómov a kvantovo mechanického pôsobenia. Polomer jadra je stotisíckrát menší ako polomer samotného prvku. Štruktúra atómu môže byť zbavená elektrónov a stať sa z neho kladný ión, alebo pridať elektróny a stať sa z neho negatívny ión.
V periodickom systéme Mendelejeva akékoľvekchemický prvok zaujme svoje pridelené miesto. V tabuľke sa veľkosť atómu zväčšuje pri pohybe zhora nadol a zmenšuje pri pohybe zľava doprava. Z toho vyplýva, že najmenším prvkom je hélium a najväčším je cézium.
Valence. Vonkajší elektrónový obal atómu sa nazýva valencia a elektróny v ňom dostali zodpovedajúci názov - valenčné elektróny. Ich počet určuje, ako je atóm naviazaný na zvyšok chemickou väzbou. Mikročastice sa pokúšajú vyplniť svoje vonkajšie valenčné škrupiny metódou ich vytvárania.
Gravitácia, príťažlivosť je sila, ktorá držíplanéty na obežnej dráhe kvôli tomu padajú predmety uvoľnené z rúk na zem. Človek si viac všimne gravitáciu, ale elektromagnetický efekt je mnohokrát silnejší. Sila, ktorá priťahuje (alebo odpudzuje) nabité častice v atóme, je 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 krát silnejšia ako gravitácia v ňom. Ale v strede jadra je ešte silnejšia sila, ktorá je schopná držať protóny a neutróny pohromade.
Reakcie v jadrách vytvárajú energiu ako v jadrereaktory, kde sú rozdelené atómy. Čím je prvok ťažší, tým viac častíc tvoria jeho atómy. Ak spočítame celkový počet protónov a neutrónov v prvku, zistíme jeho hmotnosť. Napríklad Urán, najťažší prvok v prírode, má atómovú hmotnosť 235 alebo 238.
Energetické hladiny atómu sú kvantitoupriestor okolo jadra, kde sa elektrón pohybuje. Celkovo existuje 7 orbitálov, čo zodpovedá počtu periód v periodickej tabuľke. Čím je elektrón vzdialený od jadra, tým má väčšiu zásobu energie. Číslo periódy udáva počet atómových orbitálov okolo jej jadra. Napríklad Draslík je prvkom 4. periódy, čo znamená, že má 4 energetické úrovne atómu. Počet chemického prvku zodpovedá jeho náboju a počtu elektrónov okolo jadra.
Pravdepodobne najznámejší vedecký vzorecobjavil nemecký fyzik Einstein. Tvrdí, že hmotnosť nie je nič iné ako forma energie. Na základe tejto teórie môžete premeniť hmotu na energiu a podľa vzorca vypočítať, koľko môžete získať. Prvým praktickým výsledkom tejto transformácie boli atómové bomby, ktoré boli najskôr testované v púšti Los Alamos (USA), a potom vybuchli nad japonskými mestami. A hoci sa na energiu premenila len jedna sedmina výbušniny, ničivá sila atómovej bomby bola strašná.
Aby jadro uvoľnilo svoju energiu, toby sa mal zrútiť. Na jeho rozdelenie je potrebné zvonku pôsobiť ako neutrón. Potom sa jadro rozdelí na dve ďalšie, ľahšie, pričom poskytne obrovský výbuch energie. Rozpad vedie k uvoľneniu ďalších neutrónov a tie pokračujú v štiepení ďalších jadier. Proces prechádza do reťazovej reakcie, v dôsledku čoho vzniká obrovské množstvo energie.
Ničivú silu, ktorá sa uvoľňuje pri premene hmoty, sa ľudstvo snaží skrotiť v jadrových elektrárňach. Tu jadrová reakcia neprebieha vo forme výbuchu, ale ako postupné uvoľňovanie tepla.
Výroba jadrovej energie má svoje výhody amínusy. Na udržanie našej civilizácie na vysokej úrovni je podľa vedcov potrebné využívať tento obrovský zdroj energie. Treba však mať na pamäti, že ani najmodernejší vývoj nemôže zaručiť úplnú bezpečnosť jadrových elektrární. Navyše, rádioaktívny odpad získaný v procese výroby energie môže pri nesprávnom skladovaní ovplyvňovať našich potomkov na desiatky tisíc rokov.
Po havárii v jadrovej elektrárni v Černobyle stále viac a viacľudia považujú výrobu atómovej energie za veľmi nebezpečnú pre ľudstvo. Jedinou bezpečnou elektrárňou tohto druhu je Slnko s obrovskou jadrovou silou. Vedci vyvíjajú najrôznejšie modely solárnych panelov a možno si v blízkej budúcnosti bude ľudstvo schopné zabezpečiť bezpečnú atómovú energiu.
