Otázky "Z čeho se skládá hmota?", "Jaká je povaha hmoty?" vždy zaměstnával lidstvo. Od pradávna hledali filozofové a vědci odpovědi na tyto otázky a vytvářeli jak realistické, tak zcela úžasné a fantastické teorie a hypotézy. Doslova před stoletím se však lidstvo co nejvíce přiblížilo rozluštění této záhady tím, že objevilo atomovou strukturu hmoty. Jaké je ale složení jádra atomu? Z čeho je to všechno?
Od teorie k realitě
Na začátku dvacátého století přestala být atomová struktura pouhou hypotézou, ale stala se absolutní skutečností. Ukázalo se, že složení jádra atomu je velmi složitý pojem. Obsahuje elektrické náboje. Ale vyvstala otázka: obsahuje složení atomu a atomového jádra různá množství těchto nábojů nebo ne?
Planetární model
Zpočátku se předpokládalo, že atom je postaven velmi podobně jako naše sluneční soustava. nicméněBrzy se ukázalo, že tento názor nebyl zcela správný. Problém čistě mechanického přenosu astronomického měřítka obrázku na oblast zabírající miliontiny milimetru vedl k výrazné a dramatické změně vlastností a kvalit jevů. Hlavním rozdílem byly mnohem přísnější zákony a pravidla, podle kterých je atom postaven.
Nevýhody planetárního modelu
Za prvé, protože atomy stejného druhu a prvku musí být naprosto stejné, pokud jde o parametry a vlastnosti, musí být stejné i oběžné dráhy elektronů těchto atomů. Pohybové zákony astronomických těles však na tyto otázky odpovědět nedokázaly. Druhý rozpor spočívá v tom, že pohyb elektronu po dráze, jsou-li na něj aplikovány dobře nastudované fyzikální zákony, musí být nutně doprovázen trvalým uvolňováním energie. V důsledku toho by tento proces vedl k vyčerpání elektronu, který by nakonec vymřel a dokonce by spadl do jádra.
Struktura mateřské vlnya
V roce 1924 předložil mladý aristokrat Louis de Broglie myšlenku, která změnila představy vědecké komunity o takových otázkách, jako je struktura atomu, složení atomových jader. Myšlenka byla, že elektron není jen pohybující se koule, která se točí kolem jádra. Jedná se o rozmazanou látku, která se pohybuje podle zákonů připomínajících šíření vln v prostoru. Poměrně rychle se tato myšlenka rozšířila na pohyb jakéhokoli tělesa uvnitřobecně vysvětlující, že si všimneme pouze jedné strany právě tohoto pohybu, ale druhá se ve skutečnosti neprojevuje. Můžeme vidět šíření vln a nevšimnout si pohybu částice, nebo naopak. Ve skutečnosti vždy existují obě tyto strany pohybu a rotace elektronu na oběžné dráze není jen pohyb samotného náboje, ale také šíření vlnění. Tento přístup se zásadně liší od dříve přijímaného planetárního modelu.
Základní základ
Jádro atomu je střed. Kolem něj se točí elektrony. Vše ostatní je určeno vlastnostmi jádra. Je třeba mluvit o takovém konceptu, jako je složení jádra atomu z nejdůležitějšího bodu - z náboje. Atom obsahuje určitý počet elektronů, které nesou záporný náboj. Samotné jádro má kladný náboj. Z toho můžeme vyvodit určité závěry:
- Jádro je kladně nabitá částice.
- Kolem jádra je pulzující atmosféra vytvořená náboji.
- Je to jádro a jeho vlastnosti, které určují počet elektronů v atomu.
Vlastnosti jádra
Měď, sklo, železo, dřevo mají stejné elektrony. Atom může ztratit několik elektronů nebo dokonce všechny. Pokud jádro zůstane kladně nabité, pak je schopno přitahovat správné množství záporně nabitých částic z jiných těles, což mu umožní přežít. Pokud atom ztratí určitý počet elektronů, pak kladný náboj na jádře bude větší než zbytek záporných nábojů. VV tomto případě celý atom získá přebytečný náboj a lze jej nazvat kladným iontem. V některých případech může atom přitahovat více elektronů a pak se nabije záporně. Proto může být nazýván záporným iontem.
Kolik váží atom?
Hmotnost atomu je určena hlavně jádrem. Elektrony, které tvoří atom a atomové jádro, váží méně než jednu tisícinu celkové hmotnosti. Vzhledem k tomu, že hmotnost je považována za míru energetické rezervy, kterou látka má, je tato skutečnost považována za neuvěřitelně důležitou při studiu takové otázky, jako je složení atomového jádra.
Radioaktivita
Nejtěžší otázky vyvstaly po objevu rentgenového záření. Radioaktivní prvky vyzařují vlny alfa, beta a gama. Ale takové záření musí mít zdroj. Rutherford v roce 1902 ukázal, že takovým zdrojem je samotný atom, nebo spíše jádro. Na druhé straně radioaktivita není jen emise paprsků, ale také přeměna jednoho prvku na jiný, se zcela novými chemickými a fyzikálními vlastnostmi. To znamená, že radioaktivita je změna v jádře.
Co víme o jaderné struktuře?
Téměř před sto lety předložil fyzik Prout myšlenku, že prvky v periodické tabulce nejsou náhodné formy, ale jsou to kombinace atomů vodíku. Dalo by se tedy očekávat, že jak náboje, tak hmotnosti jader budou vyjádřeny jako celé číslo a více nábojů samotného vodíku. Není to však tak docela pravda. Studiem vlastností atomjader s pomocí elektromagnetických polí fyzik Aston zjistil, že prvky, jejichž atomové hmotnosti nebyly celá čísla a násobky, jsou ve skutečnosti kombinací různých atomů, a nikoli jedné látky. Ve všech případech, kdy atomová hmotnost není celé číslo, pozorujeme směs různých izotopů. co to je Pokud mluvíme o složení jádra atomu, izotopy jsou atomy se stejným nábojem, ale s různou hmotností.
Einstein a jádro atomu
Teorie relativity říká, že hmotnost není mírou, kterou se určuje množství hmoty, ale mírou energie, kterou hmota vlastní. V souladu s tím lze hmotu měřit nikoli hmotností, ale nábojem, který tuto hmotu tvoří, a energií náboje. Když se stejný náboj přiblíží k jinému stejnému, energie se zvýší, jinak se sníží. To samozřejmě neznamená změnu hmoty. Z této pozice tedy jádro atomu není zdrojem energie, ale spíše zbytkem po jeho uvolnění. Existuje tedy určitý rozpor.
Neutrony
Curieovi, když byli bombardováni alfa částicemi berylia, objevili nějaké nepochopitelné paprsky, které se srazily s jádrem atomu a odpuzovaly jej velkou silou. Jsou však schopny projít velkou tloušťkou hmoty. Tento rozpor byl vyřešen tím, že se ukázalo, že daná částice má neutrální elektrický náboj. Podle toho byl nazýván neutron. Díky dalšímu výzkumu se ukázalo, že hmotnost neutronu je téměř stejná jako hmotnost protonu. Obecně řečeno, neutron a proton jsou si neuvěřitelně podobné. S uváženímZ tohoto objevu bylo definitivně možné zjistit, že složení jádra atomu zahrnuje jak protony, tak neutrony, a to ve stejných množstvích. Vše do sebe postupně zapadalo. Počet protonů je atomové číslo. Atomová hmotnost je součet hmotností neutronů a protonů. Izotop lze nazvat také prvkem, ve kterém se počet neutronů a protonů navzájem nebude rovnat. Jak bylo uvedeno výše, v takovém případě, ačkoli prvek zůstává v podstatě stejný, jeho vlastnosti se mohou podstatně změnit.
