ნებისმიერი ნივთიერების ატომები ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკებია. ატომი შედგება ბირთვისა და ელექტრონების კოლექციისგან. ბირთვი ატარებს დადებით მუხტს, რომლის მთლიანი მუხტი უდრის ატომის ყველა ელექტრონის მუხტების ჯამს.

ზოგადი ინფორმაცია ატომის ბირთვის მუხტის შესახებ

ატომის ბირთვის მუხტი განსაზღვრავს ელემენტის მდებარეობას პერიოდულ სისტემაში D.I. მენდელეევი და, შესაბამისად, ამ ატომებისა და ამ ნივთიერებების ნაერთებისგან შემდგარი ნივთიერების ქიმიური თვისებები. ბირთვული მუხტის ღირებულებაა:

სადაც Z არის ელემენტის რიცხვი პერიოდულ სისტემაში, e არის ელექტრონის მუხტის მნიშვნელობა ან.

ელემენტებს ერთი და იგივე Z რიცხვით, მაგრამ განსხვავებული ატომური მასით იზოტოპები ეწოდება. თუ ელემენტებს აქვთ ერთი და იგივე Z, მაშინ მათ ბირთვს აქვს პროტონების თანაბარი რაოდენობა, ხოლო თუ ატომური მასები განსხვავებულია, მაშინ ამ ატომების ბირთვებში ნეიტრონების რაოდენობა განსხვავებულია. მაგალითად, წყალბადს აქვს ორი იზოტოპი: დეიტერიუმი და ტრიტიუმი.

ატომების ბირთვებს აქვთ დადებითი მუხტი, რადგან ისინი შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან. პროტონი არის სტაბილური ნაწილაკი, რომელიც მიეკუთვნება ჰადრონების კლასს, რომელიც წარმოადგენს წყალბადის ატომის ბირთვს. პროტონი არის დადებითად დამუხტული ნაწილაკი. მისი მუხტი მოდულით უდრის ელემენტარულ მუხტს, ანუ ელექტრონის მუხტის სიდიდეს. პროტონის მუხტი ხშირად აღინიშნება როგორც , მაშინ შეგვიძლია დავწეროთ, რომ:

პროტონის დანარჩენი მასა () დაახლოებით ტოლია:

თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ მეტი პროტონის შესახებ განყოფილების „პროტონის მუხტის“ წაკითხვით.

ბირთვული მუხტის ექსპერიმენტები

მოზელი იყო პირველი, ვინც გაზომა ბირთვული მუხტი 1913 წელს. გაზომვები იყო არაპირდაპირი. მეცნიერმა დაადგინა კავშირი რენტგენის გამოსხივების () სიხშირესა და Z ბირთვის მუხტს შორის.

სადაც C და B არის ელემენტისგან დამოუკიდებელი მუდმივები განსახილველი გამოსხივების სერიისთვის.

ჩადვიკმა ბირთვის მუხტი პირდაპირ გაზომა 1920 წელს. მან განახორციელა ნაწილაკების გაფანტვა ლითონის ფენებზე, არსებითად გაიმეორა რეზერფორდის ექსპერიმენტები, რამაც რეზერფორდმა აიძულა ატომის ბირთვული მოდელის შექმნა.

ამ ექსპერიმენტებში ნაწილაკები გადიოდა თხელი ლითონის ფოლგაში. რეზერფორდმა აღმოაჩინა, რომ უმეტეს შემთხვევაში ნაწილაკები გადიოდნენ ფოლგაში, მცირე კუთხით გადახრილი მოძრაობის საწყისი მიმართულებიდან. ეს აიხსნება იმით, რომ - ნაწილაკები გადახრილი არიან ელექტრონების ელექტრული ძალების გავლენით, რომლებსაც აქვთ გაცილებით მცირე მასა ვიდრე - ნაწილაკებს. ზოგჯერ, საკმაოდ იშვიათად, ნაწილაკები გადახრილი იყო 90 o-ზე მეტი კუთხით. რეზერფორდმა ეს ფაქტი ახსნა ატომში მუხტის არსებობით, რომელიც ლოკალიზებულია მცირე მოცულობით და ეს მუხტი ასოცირდება ნაწილაკზე ბევრად დიდ მასასთან.

თავისი ექსპერიმენტების შედეგების მათემატიკური აღწერისთვის, რეზერფორდმა გამოიტანა ფორმულა, რომელიც განსაზღვრავს ნაწილაკების კუთხურ განაწილებას ატომებით გაფანტვის შემდეგ. ამ ფორმულის გამოყვანისას მეცნიერმა გამოიყენა კულონის კანონი წერტილის მუხტებისთვის და ამავე დროს სჯეროდა, რომ ატომის ბირთვის მასა ნაწილაკების მასაზე ბევრად მეტია. რეზერფორდის ფორმულა შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:

სადაც n არის გაფანტული ბირთვების რაოდენობა ფოლგის ფართობის ერთეულზე; N არის - ნაწილაკების რიცხვი, რომლებიც 1 წამში გადიან ერთიან არეზე, დინების მიმართულების პერპენდიკულარულად - ნაწილაკებზე; - ნაწილაკების რაოდენობა, რომლებიც მიმოფანტულია მყარი კუთხის შიგნით - გაფანტვის ცენტრის მუხტი; - მასა - ნაწილაკები; - გადახრის კუთხე - ნაწილაკები; v - სიჩქარე - ნაწილაკები.

რეზერფორდის ფორმულა (3) შეიძლება გამოვიყენოთ ატომის ბირთვის მუხტის საპოვნელად (Z), თუ შევადარებთ შემხვედრი ნაწილაკების რაოდენობას (N) კუთხით მიმოფანტული ნაწილაკების რაოდენობას (dN), მაშინ ფუნქცია დამოკიდებული იქნება მხოლოდ გაფანტული ბირთვის მუხტზე. ექსპერიმენტების ჩატარებით და რეზერფორდის ფორმულის გამოყენებით, ჩადვიკმა აღმოაჩინა პლატინის, ვერცხლის და სპილენძის ბირთვების მუხტები.

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

ვარჯიში	ლითონის ფირფიტა დასხივებულია - მაღალი სიჩქარის მქონე ნაწილაკებით. ამ ნაწილაკების ზოგიერთი ნაწილი ლითონის ატომების ბირთვებთან ელასტიური ურთიერთქმედების დროს ცვლის მათი მოძრაობის მიმართულებას საპირისპიროდ. რა არის ლითონის ატომების ბირთვის მუხტი (q), თუ მინიმალური მანძილი ნაწილაკსა და ბირთვს შორის არის r. ნაწილაკის მასა უდრის მის სიჩქარეს v. პრობლემის გადაჭრისას რელატივისტური ეფექტების უგულებელყოფა შეიძლება. ნაწილაკები განიხილება წერტილი, ბირთვი არის უძრავი და წერტილი.
გადაწყვეტილება	მოდით დავხატოთ ნახატი. ატომის ბირთვისკენ მოძრაობით, ნაწილაკი გადალახავს კულონის ძალას, რომელიც აცილებს მას ბირთვიდან, რადგან ნაწილაკს და ბირთვს დადებითი მუხტები აქვთ. მოძრავი ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება ლითონის ატომის ბირთვსა და ნაწილაკს შორის ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიად. პრობლემის გადაჭრის საფუძვლად ენერგიის შენარჩუნების კანონი უნდა იქნას მიღებული.: ჩვენ ვიპოვით წერტილოვანი დამუხტული ნაწილაკების პოტენციურ ენერგიას, როგორც: სადაც ნაწილაკების მუხტია: , ვინაიდან და - ნაწილაკები არის ჰელიუმის ატომის ბირთვი, რომელიც შედგება ორი პროტონისა და ორი ნეიტრონისგან, ვინაიდან ვივარაუდოთ, რომ ექსპერიმენტი ტარდება ჰაერში. კინეტიკური ენერგია - ნაწილაკები ატომის ბირთვთან შეჯახებამდე უდრის: (1.1) შესაბამისად ვაიგივებთ გამონათქვამების (1.2) და (1.3) სწორ ნაწილებს, გვაქვს: ფორმულიდან (1.4) გამოვხატავთ ბირთვის მუხტს:
უპასუხე

ბელკინ ი.კ. ატომის ბირთვის მუხტი და მენდელეევის ელემენტების პერიოდული სისტემა // კვანტი. - 1984. - No 3. - S. 31-32.

სპეციალური შეთანხმებით სარედაქციო კოლეგიასთან და ჟურნალ „კვანტის“ რედაქტორებთან.

თანამედროვე იდეები ატომის სტრუქტურის შესახებ გაჩნდა 1911-1913 წლებში, რეზერფორდის ცნობილი ექსპერიმენტების შემდეგ ალფა ნაწილაკების გაფანტვაზე. ამ ექსპერიმენტებში აჩვენეს, რომ α - ნაწილაკები (მათი მუხტი დადებითია), ცვივა თხელ ლითონის ფოლგაზე, ხანდახან დიდი კუთხით იხრება და უკანაც კი იყრება. ეს შეიძლება აიხსნას მხოლოდ იმით, რომ ატომში დადებითი მუხტი კონცენტრირებულია უმნიშვნელო მოცულობაში. თუ მას ბურთის სახით წარმოვიდგენთ, მაშინ, როგორც რეზერფორდმა დაადგინა, ამ ბურთის რადიუსი უნდა იყოს დაახლოებით 10 -14 -10 -15 მ, რაც ათობით და ასობით ათასი ჯერ ნაკლებია ატომის ზომაზე. მთლიანობაში (~10 -10 მ) . მხოლოდ ასეთი მცირე დადებითი მუხტის მახლობლად შეიძლება იყოს ელექტრული ველი, რომელსაც შეუძლია გადაგდება α - ნაწილაკი, რომელიც მოძრაობს დაახლოებით 20000 კმ/წმ სიჩქარით. რეზერფორდმა ატომის ამ ნაწილს ბირთვი უწოდა.

ასე გაჩნდა აზრი, რომ ნებისმიერი ნივთიერების ატომი შედგება დადებითად დამუხტული ბირთვისა და უარყოფითად დამუხტული ელექტრონებისგან, რომელთა არსებობა ატომებში ადრე დადგინდა. ცხადია, რადგან ატომი მთლიანობაში ელექტრული ნეიტრალურია, ბირთვის მუხტი რიცხობრივად ტოლი უნდა იყოს ატომში არსებული ყველა ელექტრონის მუხტისა. თუ ელექტრონის მუხტის მოდულს ასოებით აღვნიშნავთ ე(ელემენტარული მუხტი), შემდეგ მუხტი ქმე ბირთვები უნდა იყოს თანაბარი ქმე = ზე, სად ზარის ატომში ელექტრონების რაოდენობის ტოლი მთელი რიცხვი. მაგრამ რა რიცხვია ზ? რა არის გადასახადი ქმე ძირითადი?

რეზერფორდის ექსპერიმენტებიდან, რამაც შესაძლებელი გახადა ბირთვის ზომის დადგენა, პრინციპში შესაძლებელია ბირთვის მუხტის მნიშვნელობის დადგენა. ყოველივე ამის შემდეგ, ელექტრული ველი, რომელიც უარყოფს α -ნაწილაკი, დამოკიდებულია არა მხოლოდ ზომაზე, არამედ ბირთვის მუხტზეც. და რეზერფორდმა ნამდვილად შეაფასა ბირთვის მუხტი. რეზერფორდის თანახმად, ქიმიური ელემენტის ატომის ბირთვული მუხტი დაახლოებით უდრის მისი ფარდობითი ატომური მასის ნახევარს. მაგრამ, გამრავლებული ელემენტარულ მუხტზე ე, ე.ი

\(~Z = \frac(1)(2)A\).

მაგრამ, უცნაურად საკმარისია, რომ ბირთვის ნამდვილი მუხტი დაადგინა არა რეზერფორდმა, არამედ მისი სტატიებისა და მოხსენებების ერთ-ერთმა მკითხველმა, ჰოლანდიელმა მეცნიერმა ვან დენ ბრუკმა (1870-1926). უცნაურია, რადგან ვან დენ ბრუკი განათლებითა და პროფესიით ფიზიკოსი კი არ იყო, არამედ იურისტი.

რატომ აკავშირებდა რეზერფორდმა ატომური ბირთვების მუხტების შეფასებისას ისინი ატომურ მასებთან? ფაქტია, რომ როდესაც 1869 წელს დ.ი. მენდელეევმა შექმნა ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემა, მან ელემენტები მოაწყო მათი ფარდობითი ატომური მასის გაზრდის თანმიმდევრობით. და ბოლო ორმოცი წლის განმავლობაში, ყველა მიეჩვია იმ ფაქტს, რომ ქიმიური ელემენტის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი ფარდობითი ატომური მასა, რომ ეს არის ის, რაც განასხვავებს ერთ ელემენტს მეორისგან.

იმავდროულად, სწორედ ამ დროს, მე-20 საუკუნის დასაწყისში, გაჩნდა სირთულეები ელემენტების სისტემასთან. რადიოაქტიურობის ფენომენის შესწავლისას აღმოაჩინეს მთელი რიგი ახალი რადიოაქტიური ელემენტები. და თითქოს მენდელეევის სისტემაში მათთვის ადგილი არ იყო. ჩანდა, რომ მენდელეევის სისტემა უნდა შეიცვალოს. ეს იყო ის, რაც განსაკუთრებით აწუხებდა ვან დენ ბრუკს. რამდენიმე წლის განმავლობაში მან შემოგვთავაზა რამდენიმე ვარიანტი ელემენტების გაფართოებული სისტემისთვის, რომელშიც საკმარისი ადგილი იქნებოდა არა მხოლოდ ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი სტაბილური ელემენტებისთვის (თავად დ.ი. მენდელეევი "ზრუნავდა" მათთვის ადგილებზე), არამედ რადიოაქტიური ელემენტებისთვისაც. ვან დენ ბრუკის ბოლო ვერსია გამოქვეყნდა 1913 წლის დასაწყისში, მას ჰქონდა 120 ადგილი და ურანი ეკავა უჯრედის ნომერი 118.

იმავე 1913 წელს გამოქვეყნდა უახლესი კვლევის შედეგები გაფანტვის შესახებ. α - ნაწილაკები დიდი კუთხით, განხორციელებული რეზერფორდის თანამშრომლების, გეიგერის და მარსდენის მიერ. ამ შედეგების გაანალიზებისას ვან დენ ბრუკმა მნიშვნელოვანი აღმოჩენა გააკეთა. მან აღმოაჩინა, რომ ნომერი ზფორმულაში ქმე = ზეუდრის არა ქიმიური ელემენტის ატომის ფარდობითი მასის ნახევარს, არამედ მის სერიულ ნომერს. გარდა ამისა, ელემენტის რიგითი რიცხვი მენდელეევის სისტემაში და არა მის, ვან დენ ბრუკში, 120 ლოკალურ სისტემაში. მენდელეევის სისტემას, თურმე, შეცვლა არ სჭირდებოდა!

ვან დენ ბრუკის იდეიდან გამომდინარეობს, რომ ყოველი ატომი შედგება ატომური ბირთვისგან, რომლის მუხტი ტოლია მენდელეევის სისტემაში შესაბამისი ელემენტის სერიულ რიცხვს, გამრავლებული ელემენტარულ მუხტზე, ხოლო ელექტრონები, რიცხვი. რომლის ატომში ასევე უდრის ელემენტის რიგითი ნომერი. (მაგალითად, სპილენძის ატომი შედგება ბირთვისგან, რომლის მუხტია 29 ე, და 29 ელექტრონი.) გაირკვა, რომ დ.ი. მენდელეევმა ინტუიციურად მოაწყო ქიმიური ელემენტები აღმავალი წესით არა ელემენტის ატომური მასის, არამედ მისი ბირთვის მუხტის მიხედვით (თუმცა მან ამის შესახებ არ იცოდა). შესაბამისად, ერთი ქიმიური ელემენტი მეორისგან განსხვავდება არა ატომური მასით, არამედ ატომის ბირთვის მუხტით. ატომის ბირთვის მუხტი ქიმიური ელემენტის მთავარი მახასიათებელია. არსებობს სრულიად განსხვავებული ელემენტების ატომები, მაგრამ ერთი და იგივე ატომური მასით (მათ განსაკუთრებული სახელი აქვთ - იზობარები).

ის, რომ სისტემაში ელემენტის პოზიციას ატომური მასები არ განსაზღვრავს, პერიოდული ცხრილიდანაც ჩანს: სამ ადგილას ირღვევა ატომური მასის გაზრდის წესი. ასე რომ, ნიკელის ფარდობითი ატომური მასა (No 28) ნაკლებია კობალტზე (No 27), კალიუმისთვის (No 19) ნაკლებია არგონზე (No18), იოდისთვის (No. 53) ის ნაკლებია ვიდრე თელური (No52).

ვარაუდი ატომის ბირთვის მუხტისა და ელემენტის რიგითი რიცხვის ურთიერთკავშირის შესახებ ადვილად ხსნიდა იმავე 1913 წელს აღმოჩენილ რადიოაქტიური გარდაქმნების გადაადგილების წესებს (ფიზიკა 10, § 103). მართლაც, როდესაც ასხივებს ბირთვს α -ნაწილაკი, რომლის მუხტი უდრის ორ ელემენტარულ მუხტს, ბირთვის მუხტს და, შესაბამისად, მისი სერიული ნომერი (ახლა ჩვეულებრივ ამბობენ - ატომური რიცხვი) უნდა შემცირდეს ორი ერთეულით. როდესაც ასხივებს β -ნაწილაკი, ანუ უარყოფითად დამუხტული ელექტრონი, ის უნდა გაიზარდოს ერთი ერთეულით. ეს არის ის, რაც ეხება გადაადგილების წესებს.

ვან დენ ბრუკის იდეამ ძალიან მალე (სიტყვასიტყვით იმავე წელს) მიიღო პირველი, თუმცა არაპირდაპირი, ექსპერიმენტული დადასტურება. ცოტა მოგვიანებით, მისი სისწორე დადასტურდა მრავალი ელემენტის ბირთვების მუხტის პირდაპირი გაზომვით. ცხადია, რომ მან მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ატომისა და ატომის ბირთვის ფიზიკის შემდგომ განვითარებაში.

იკვლევდა α-ნაწილაკების თხელ ოქროს ფოლგაში გავლისას (იხ. ნაწილი 6.2), ე. რეზერფორდი მივიდა დასკვნამდე, რომ ატომი შედგება მძიმე დადებითად დამუხტული ბირთვისა და მის გარშემო მყოფი ელექტრონებისგან.

ბირთვი ატომის ცენტრს უწოდებენ,რომელშიც კონცენტრირებულია ატომის თითქმის მთელი მასა და მისი დადებითი მუხტი.

AT ატომის ბირთვის შემადგენლობა შეიცავს ელემენტარულ ნაწილაკებს : პროტონები და ნეიტრონები (ნუკლეონები ლათინური სიტყვიდან ბირთვი- ბირთვი). ბირთვის ასეთი პროტონ-ნეიტრონული მოდელი შემოგვთავაზა საბჭოთა ფიზიკოსმა 1932 წელს დ.დ. ივანენკო. პროტონს აქვს დადებითი მუხტი e + = 1.06 10 -19 C და დასვენების მასა მ გვ\u003d 1.673 10 -27 კგ \u003d 1836 მე. ნეიტრონი ( ნ) არის ნეიტრალური ნაწილაკი დასვენების მასით m n= 1,675 10 -27 კგ = 1839 წ მე(სადაც არის ელექტრონის მასა მე, უდრის 0,91 10 -31 კგ). ნახ. 9.1 გვიჩვენებს ჰელიუმის ატომის სტრუქტურას XX საუკუნის ბოლოს - XXI საუკუნის დასაწყისის იდეების მიხედვით.

ძირითადი მუხტი უდრის ზე, სად ეარის პროტონის მუხტი, ზ- დატენვის ნომერიტოლია სერიული ნომერიქიმიური ელემენტი მენდელეევის ელემენტთა პერიოდულ სისტემაში, ე.ი. პროტონების რაოდენობა ბირთვში. ნეიტრონების რაოდენობა ბირთვში აღინიშნება ნ. ჩვეულებრივ ზ > ნ.

ბირთვები ერთად ზ= 1-მდე ზ = 107 – 118.

ნუკლეონების რაოდენობა ბირთვში ა = ზ + ნდაურეკა მასობრივი რიცხვი . ბირთვები იგივე ზ, მაგრამ განსხვავებული მაგრამდაურეკა იზოტოპები. ბირთვები, რომლებიც, ამავე დროს აგანსხვავებული აქვთ ზ, უწოდებენ იზობარები.

ბირთვი აღინიშნება იგივე სიმბოლოთი, რაც ნეიტრალური ატომით, სადაც Xარის ქიმიური ელემენტის სიმბოლო. მაგალითად: წყალბადი ზ= 1 აქვს სამი იზოტოპი: - პროტიუმი ( ზ = 1, ნ= 0), არის დეიტერიუმი ( ზ = 1, ნ= 1), – ტრიტიუმი ( ზ = 1, ნ= 2), კალას აქვს 10 იზოტოპი და ა.შ. ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტის იზოტოპების აბსოლუტურ უმრავლესობას აქვს იგივე ქიმიური და მსგავსი ფიზიკური თვისებები. საერთო ჯამში ცნობილია 300-მდე სტაბილური იზოტოპი და 2000-ზე მეტი ბუნებრივი და ხელოვნურად მიღებული. რადიოაქტიური იზოტოპები.

ბირთვის ზომას ახასიათებს ბირთვის რადიუსი, რომელსაც აქვს პირობითი მნიშვნელობა ბირთვის საზღვრის დაბინდვის გამო. ე. რეზერფორდმაც კი, თავისი ექსპერიმენტების გაანალიზებით, აჩვენა, რომ ბირთვის ზომა არის დაახლოებით 10–15 მ (ატომის ზომა 10–10 მ). არსებობს ემპირიული ფორმულა ბირთვის რადიუსის გამოსათვლელად:

,

(9.1.1)

სადაც რ 0 = (1,3 - 1,7) 10 -15 მ აქედან ჩანს, რომ ბირთვის მოცულობა ნუკლეონების რაოდენობის პროპორციულია.

ბირთვული ნივთიერების სიმკვრივე არის 10 17 კგ/მ 3 რიგის და მუდმივია ყველა ბირთვისთვის. ის მნიშვნელოვნად აღემატება მკვრივი ჩვეულებრივი ნივთიერებების სიმკვრივეს.

პროტონები და ნეიტრონები არიან ფერმიონები, იმიტომ აქვს ტრიალი ħ /2.

ატომის ბირთვს აქვს საკუთარი კუთხური იმპულსი – ბირთვული სპინი :

,

(9.1.2)

სადაც მე – შიდა(სრული)დატრიალებული კვანტური რიცხვი.

ნომერი მეიღებს მთელ ან ნახევარმთლიან მნიშვნელობებს 0, 1/2, 1, 3/2, 2 და ა.შ. ბირთვები ერთად თუნდაც მაგრამაქვს მთელი რიცხვი სპინი(ერთეულებში ħ ) და დაემორჩილე სტატისტიკას ბოზი–აინშტაინი(ბოზონები). ბირთვები ერთად კენტი მაგრამაქვს ნახევრად მთელი რიცხვი სპინი(ერთეულებში ħ ) და დაემორჩილე სტატისტიკას ფერმი–დირაკი(ისინი. ბირთვები ფერმიონებია).

ბირთვულ ნაწილაკებს აქვთ საკუთარი მაგნიტური მომენტები, რომლებიც განსაზღვრავენ მთლიანი ბირთვის მაგნიტურ მომენტს. ბირთვების მაგნიტური მომენტების საზომი ერთეულია ბირთვული მაგნიტონი μ შხამი:

.

(9.1.3)

Აქ ეარის ელექტრონის მუხტის აბსოლუტური მნიშვნელობა, მ გვარის პროტონის მასა.

ბირთვული მაგნიტონი შევიდა მ გვ/მე= 1836,5-ჯერ უფრო მცირეა, ვიდრე ბორის მაგნეტონი, აქედან გამომდინარეობს, რომ ატომების მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება მისი ელექტრონების მაგნიტური თვისებებით .

არსებობს კავშირი ბირთვის ტრიალსა და მის მაგნიტურ მომენტს შორის:

,

(9.1.4)

სადაც γ შხამი - ბირთვული გირომაგნიტური თანაფარდობა.

ნეიტრონს აქვს უარყოფითი მაგნიტური მომენტი μ ნ≈ – 1,913μ შხამი, რადგან ნეიტრონის სპინის მიმართულება და მისი მაგნიტური მომენტი საპირისპიროა. პროტონის მაგნიტური მომენტი დადებითია და ტოლია μ რ≈ 2.793μ შხამი. მისი მიმართულება ემთხვევა პროტონის სპინის მიმართულებას.

პროტონების ელექტრული მუხტის განაწილება ბირთვზე ზოგადად ასიმეტრიულია. ამ განაწილების გადახრის ზომა სფერული სიმეტრიულიდან არის ბირთვის ოთხპოლუსიანი ელექტრული მომენტი ქ. თუ დატენვის სიმკვრივე ყველგან ერთნაირია, მაშინ ქგანისაზღვრება მხოლოდ ბირთვის ფორმით. ასე რომ, რევოლუციის ელიფსოიდისთვის

,

(9.1.5)

სადაც ბარის ელიფსოიდის ნახევარღერძი ბრუნვის მიმართულებით, ა- ღერძი პერპენდიკულარული მიმართულებით. ბრუნვის მიმართულებით გადაჭიმული ბირთვისთვის, ბ > ადა ქ> 0. ამ მიმართულებით განლაგებული ბირთვისთვის, ბ < ადა ქ < 0. Для сферического распределения заряда в ядре ბ = ადა ქ= 0. ეს ეხება ბირთვებს, რომელთა სპინი ტოლია 0 ან ħ /2.

დემოს სანახავად დააწკაპუნეთ შესაბამის ჰიპერბმულზე:

ნებისმიერი მეცნიერების გულში არის რაღაც პატარა და მნიშვნელოვანი. ბიოლოგიაში ის უჯრედია, ლინგვისტიკაში ასო და ბგერაა, ინჟინერიაში ღერძია, მშენებლობაში ქვიშის მარცვალია, ქიმიისა და ფიზიკისთვის კი უმთავრესი ატომი, მისი აგებულებაა.

ეს სტატია განკუთვნილია 18 წელზე უფროსი ასაკის პირებისთვის.

უკვე 18 წლის ხარ?

ატომი არის ის უმცირესი ნაწილაკი ყველაფრისა, რაც ჩვენს გარშემოა, რომელიც ატარებს ყველა საჭირო ინფორმაციას, ნაწილაკი, რომელიც განსაზღვრავს მახასიათებლებსა და მუხტებს. დიდი ხნის განმავლობაში მეცნიერები ფიქრობდნენ, რომ ის განუყოფელი იყო, ერთი, მაგრამ გრძელი საათების, დღეების, თვეების და წლების განმავლობაში ტარდებოდა კვლევები, კვლევები და ექსპერიმენტები, რომლებმაც დაამტკიცეს, რომ ატომსაც აქვს საკუთარი სტრუქტურა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს მიკროსკოპული ბურთი შედგება კიდევ უფრო მცირე კომპონენტებისგან, რომლებიც გავლენას ახდენენ მისი ბირთვის ზომაზე, თვისებებზე და მუხტზე. ამ ნაწილაკების სტრუქტურა ასეთია:

• ელექტრონები;
• ატომის ბირთვი.

ეს უკანასკნელი ასევე შეიძლება დაიყოს ძალიან ელემენტარულ ნაწილებად, რომლებსაც მეცნიერებაში უწოდებენ პროტონებს და ნეირონებს, რომელთა რიცხვი თითოეულ შემთხვევაში არის მკაფიო.

ბირთვში მყოფი პროტონების რაოდენობა მიუთითებს გარსის სტრუქტურაზე, რომელიც შედგება ელექტრონებისაგან. ეს გარსი, თავის მხრივ, შეიცავს კონკრეტული მასალის, ნივთიერების ან საგნის ყველა საჭირო თვისებას. პროტონების ჯამის გამოთვლა ძალიან მარტივია - საკმარისია იცოდეთ ნივთიერების უმცირესი ნაწილის (ატომის) რიგითი ნომერი ცნობილ პერიოდულ სისტემაში. ამ მნიშვნელობას ასევე უწოდებენ ატომურ რიცხვს და აღინიშნება ლათინური ასო "Z". მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ პროტონებს აქვთ დადებითი მუხტი და წერილობით ეს მნიშვნელობა განისაზღვრება როგორც +1.

ნეირონები ატომის ბირთვის მეორე კომპონენტია. ეს არის ელემენტარული სუბატომური ნაწილაკი, რომელიც არ ატარებს მუხტს, ელექტრონებისა და პროტონებისგან განსხვავებით. ნეირონები 1932 წელს აღმოაჩინა ჯ. ჩადვიკმა, რისთვისაც 3 წლის შემდეგ მიიღო ნობელის პრემია. სახელმძღვანელოებსა და სამეცნიერო ნაშრომებში ისინი მოიხსენიება როგორც ლათინური სიმბოლო „n“.

ატომის მესამე კომპონენტი არის ელექტრონი, რომელიც ერთფეროვან მოძრაობაშია ბირთვის გარშემო, რითაც ქმნის ღრუბელს. სწორედ ეს ნაწილაკი არის ყველაზე მსუბუქი თანამედროვე მეცნიერებისთვის ცნობილი ყველასგან, რაც იმას ნიშნავს, რომ მისი მუხტი ასევე ყველაზე მცირეა, ელექტრონი აღინიშნება ასოში -1-დან.

ეს არის სტრუქტურაში დადებითი და უარყოფითი ნაწილაკების ერთობლიობა, რაც ატომს აქცევს დაუმუხტავ ან ნეიტრალურად დამუხტულ ნაწილაკად. ბირთვი, მთელი ატომის მთლიან ზომასთან შედარებით, ძალიან მცირეა, მაგრამ სწორედ მასშია კონცენტრირებული მთელი წონა, რაც მის მაღალ სიმკვრივეზე მიუთითებს.

როგორ განვსაზღვროთ ატომის ბირთვის მუხტი?

ატომის ბირთვის მუხტის დასადგენად, თქვენ კარგად უნდა იცოდეთ თავად ატომის სტრუქტურა, სტრუქტურა და მისი ბირთვი, გესმოდეთ ფიზიკისა და ქიმიის ძირითადი კანონები და ასევე იყოთ შეიარაღებული მენდელეევის პერიოდული ცხრილით. განსაზღვრეთ ქიმიური ელემენტის ატომური ნომერი.

1. ცოდნა იმისა, რომ ნებისმიერი ნივთიერების მიკროსკოპულ ნაწილაკს აქვს ბირთვი და ელექტრონები მის სტრუქტურაში, რომლებიც ქმნიან მის გარშემო გარსს ღრუბლის სახით. ბირთვი, თავის მხრივ, მოიცავს ორ სახის ელემენტარულ განუყოფელ ნაწილაკებს: პროტონებს და ნეირონებს, რომელთაგან თითოეულს აქვს საკუთარი თვისებები და მახასიათებლები. ნეირონებს არ აქვთ ელექტრონული მუხტი თავიანთ არსენალში. ეს ნიშნავს, რომ მათი მუხტი არც ტოლია და არც მეტი ან ნაკლები ნულზე. პროტონები, განსხვავებით მათი კოლეგებისგან, დადებითი მუხტის მატარებელია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მათი ელექტრული მუხტი შეიძლება აღვნიშნოთ როგორც +1.
2. ელექტრონები, რომლებიც თითოეული ატომის განუყოფელი ნაწილია, ასევე ატარებენ გარკვეული სახის ელექტრულ მუხტს. ისინი უარყოფითად დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკებია და წერილობით ისინი განისაზღვრება როგორც -1.
3. ატომის მუხტის გამოსათვლელად საჭიროა ცოდნა მისი სტრუქტურის შესახებ (ჩვენ უბრალოდ გვახსოვდა საჭირო ინფორმაცია), ელემენტარული ნაწილაკების რაოდენობა შემადგენლობაში. და იმისათვის, რომ გაიგოთ ატომის მუხტის ჯამი, საჭიროა მათემატიკურად დაამატოთ ზოგიერთი ნაწილაკების (პროტონების) რაოდენობა სხვებს (ელექტრონებს). ჩვეულებრივ, ატომის მახასიათებელი ამბობს, რომ ის ელექტრონულად ნეიტრალურია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ელექტრონების მნიშვნელობა უდრის პროტონების რაოდენობას. შედეგი არის ის, რომ ასეთი ატომის მუხტის მნიშვნელობა ნულის ტოლია.
4. მნიშვნელოვანი ნიუანსი: არის სიტუაციები, როდესაც ბირთვში დადებითად და უარყოფითად დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკების რაოდენობა შეიძლება არ იყოს ტოლი. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ატომი ხდება იონი დადებითი ან უარყოფითი მუხტით.

სამეცნიერო სფეროში ატომის ბირთვის აღნიშვნა ზეს ჰგავს. ამის გაშიფვრა საკმაოდ მარტივია: Z არის რიცხვი, რომელიც ენიჭება ელემენტს ცნობილ პერიოდულ სისტემაში, მას ასევე უწოდებენ რიგით ანუ დამუხტვის რიცხვს. და ის მიუთითებს პროტონების რაოდენობას ატომის ბირთვში და e არის მხოლოდ პროტონის მუხტი.

თანამედროვე მეცნიერებაში არსებობს ბირთვები სხვადასხვა მუხტის მნიშვნელობებით: 1-დან 118-მდე.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი კონცეფცია, რომელიც ახალგაზრდა ქიმიკოსებმა უნდა იცოდნენ, არის მასობრივი რიცხვი. ეს კონცეფცია მიუთითებს ნუკლეონების მუხტის მთლიან რაოდენობაზე (ეს არის ქიმიური ელემენტის ატომის ბირთვის ყველაზე მცირე კომპონენტები). და თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ეს რიცხვი, თუ იყენებთ ფორმულას: ა = ზ + ნსადაც A არის სასურველი მასის რიცხვი, Z არის პროტონების რაოდენობა და N არის ნეიტრონების რაოდენობა ბირთვში.

რა არის ბრომის ატომის ბირთვული მუხტი?

იმისათვის, რომ პრაქტიკაში ვაჩვენოთ, თუ როგორ უნდა ვიპოვოთ აუცილებელი ელემენტის (ჩვენს შემთხვევაში, ბრომი) ატომის მუხტი, ღირს ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის მითითება და იქ ბრომის პოვნა. მისი ატომური რიცხვია 35. ეს ნიშნავს, რომ მისი ბირთვის მუხტიც არის 35, ვინაიდან ეს დამოკიდებულია ბირთვში პროტონების რაოდენობაზე. პროტონების რაოდენობა კი მითითებულია იმ რაოდენობით, რომლის ქვეშაც დგას ქიმიური ელემენტი მენდელეევის დიდ ნაშრომში.

აქ არის კიდევ რამდენიმე მაგალითი, რათა ახალგაზრდა ქიმიკოსებს გაუადვილონ მომავალში საჭირო მონაცემების გამოთვლა:

• ნატრიუმის ატომის (na) ბირთვის მუხტი არის 11, რადგან სწორედ ამ რიცხვის ქვეშ არის ის, რომ ის გვხვდება ქიმიური ელემენტების ცხრილში.
• ფოსფორის ბირთვის მუხტს (რომლის სიმბოლური აღნიშვნაა P) აქვს 15 მნიშვნელობა, რადგან ეს არის რამდენი პროტონია მის ბირთვში;
• გოგირდი (გრაფიკული აღნიშვნით S) მეზობელია წინა ელემენტის ცხრილში, შესაბამისად, მისი ბირთვული მუხტი არის 16;
• რკინა (და ჩვენ შეგვიძლია ვიპოვოთ ის აღნიშვნაში Fe) არის 26 ნომერზე, რაც მიუთითებს მის ბირთვში პროტონების იგივე რაოდენობაზე და, შესაბამისად, ატომის მუხტზე;
• ნახშირბადი (aka C) არის პერიოდული ცხრილის მე-6 ნომრის ქვეშ, რომელიც მიუთითებს ჩვენთვის საჭირო ინფორმაციას;
• მაგნიუმს აქვს ატომური ნომერი 12, ხოლო საერთაშორისო სიმბოლიკაში იგი ცნობილია როგორც Mg;
• ქლორი პერიოდულ სისტემაში, სადაც წერია Cl, არის რიცხვი 17, ამიტომ მისი ატომური ნომერი (კერძოდ, ჩვენ გვჭირდება) იგივეა - 17;
• კალციუმი (Ca), რომელიც ასე სასარგებლოა ახალგაზრდა ორგანიზმებისთვის, გვხვდება 20 ნომერში;
• აზოტის ატომის ბირთვის მუხტი (დაწერილი N აღნიშვნით) არის 7, სწორედ ამ თანმიმდევრობით არის წარმოდგენილი პერიოდულ სისტემაში;
• ბარიუმი დგას 56 ნომერზე, რაც უდრის მის ატომურ მასას;
• ქიმიურ ელემენტს სელენს (Se) აქვს 34 პროტონი თავის ბირთვში და ეს აჩვენებს, რომ ეს იქნება მისი ატომის ბირთვის მუხტი;
• ვერცხლს (ან წერილობით Ag) აქვს სერიული ნომერი და ატომური მასა 47;
• თუ თქვენ გჭირდებათ ლითიუმის ატომის (Li) ბირთვის მუხტის გარკვევა, მაშინ უნდა მიმართოთ მენდელეევის დიდი ნაწარმოების დასაწყისს, სადაც ის არის მე-3 ნომერზე;
• აურუმს ან ჩვენს საყვარელ ოქროს (Au) აქვს ატომური მასა 79;
• არგონისთვის ეს მნიშვნელობა არის 18;
• რუბიდიუმს აქვს ატომური მასა 37, ხოლო სტრონციუმის ატომური მასა 38.

მენდელეევის პერიოდული ცხრილის ყველა კომპონენტის ჩამოთვლა შესაძლებელია ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, რადგან ბევრია (ეს კომპონენტები). მთავარი ის არის, რომ ამ ფენომენის არსი ნათელია და თუ საჭიროა კალიუმის, ჟანგბადის, სილიციუმის, თუთიის, ალუმინის, წყალბადის, ბერილიუმის, ბორის, ფტორის, სპილენძის, ფტორის, დარიშხანის, ვერცხლისწყლის, ნეონის ატომური რაოდენობის გამოთვლა. , მანგანუმი, ტიტანი, მაშინ მხოლოდ უნდა მიმართოთ ქიმიური ელემენტების ცხრილს და გაარკვიოთ კონკრეტული ნივთიერების სერიული ნომერი.

ატომი არის ქიმიური ელემენტის უმცირესი ნაწილაკი, რომელიც ინარჩუნებს მის ყველა ქიმიურ თვისებას. ატომი შედგება დადებითად დამუხტული ბირთვისა და უარყოფითად დამუხტული ელექტრონებისგან. ნებისმიერი ქიმიური ელემენტის ბირთვის მუხტი უდრის Z და e-ს ნამრავლს, სადაც Z არის ამ ელემენტის რიგითი ნომერი ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში, e არის ელემენტარული ელექტრული მუხტის მნიშვნელობა.

ელექტრონი- ეს არის ნივთიერების უმცირესი ნაწილაკი უარყოფითი ელექტრული მუხტით e=1,6·10 -19 კულონი, აღებული ელემენტარული ელექტრული მუხტის სახით. ბირთვის ირგვლივ მოძრავი ელექტრონები განლაგებულია ელექტრონულ გარსებზე K, L, M და ა.შ. K არის ბირთვთან ყველაზე ახლოს მდებარე გარსი. ატომის ზომა განისაზღვრება მისი ელექტრონული გარსის ზომით. ატომს შეუძლია დაკარგოს ელექტრონები და გახდეს დადებითი იონი, ან მოიპოვოს ელექტრონები და გახდეს უარყოფითი იონი. იონის მუხტი განსაზღვრავს დაკარგული ან მიღებული ელექტრონების რაოდენობას. ნეიტრალური ატომის დამუხტულ იონად გადაქცევის პროცესს იონიზაცია ეწოდება.

ატომის ბირთვი(ატომის ცენტრალური ნაწილი) შედგება ელემენტარული ბირთვული ნაწილაკებისგან - პროტონებისა და ნეიტრონებისგან. ბირთვის რადიუსი დაახლოებით ასი ათასჯერ ნაკლებია ატომის რადიუსზე. ატომის ბირთვის სიმკვრივე უკიდურესად მაღალია. პროტონები- ეს არის სტაბილური ელემენტარული ნაწილაკები, რომლებსაც აქვთ ერთეული დადებითი ელექტრული მუხტი და მასა 1836-ჯერ აღემატება ელექტრონის მასას. პროტონი არის ყველაზე მსუბუქი ელემენტის, წყალბადის ბირთვი. პროტონების რაოდენობა ბირთვში არის Z. ნეიტრონიარის ნეიტრალური (ელექტრული მუხტის გარეშე) ელემენტარული ნაწილაკი, რომლის მასა ძალიან ახლოს არის პროტონის მასასთან. ვინაიდან ბირთვის მასა არის პროტონებისა და ნეიტრონების მასის ჯამი, ატომის ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობაა A - Z, სადაც A არის მოცემული იზოტოპის მასის რაოდენობა (იხ.). პროტონს და ნეიტრონს, რომლებიც ქმნიან ბირთვს, ეწოდება ნუკლეონები. ბირთვში ნუკლეონები შეკრულია სპეციალური ბირთვული ძალებით.

ატომის ბირთვს აქვს ენერგიის უზარმაზარი მარაგი, რომელიც გამოიყოფა ბირთვული რეაქციების დროს. ბირთვული რეაქციები ხდება, როდესაც ატომური ბირთვები ურთიერთქმედებენ ელემენტარულ ნაწილაკებთან ან სხვა ელემენტების ბირთვებთან. ბირთვული რეაქციების შედეგად წარმოიქმნება ახალი ბირთვები. მაგალითად, ნეიტრონს შეუძლია პროტონად გარდაქმნა. ამ შემთხვევაში, ბეტა ნაწილაკი, ანუ ელექტრონი, გამოიდევნება ბირთვიდან.

პროტონის ბირთვში ნეიტრონში გადასვლა შეიძლება განხორციელდეს ორი გზით: ან ელექტრონის მასის ტოლი ნაწილაკი, მაგრამ დადებითი მუხტით, რომელსაც ეწოდება პოზიტრონი (პოზიტრონის დაშლა) გამოიყოფა. ბირთვი, ანუ ბირთვი იჭერს ერთ-ერთ ელექტრონს უახლოეს K- გარსიდან (K -capture).

ზოგჯერ წარმოქმნილ ბირთვს აქვს ენერგიის ჭარბი რაოდენობა (ის აღგზნებულ მდგომარეობაშია) და ნორმალურ მდგომარეობაში გადასვლისას გამოყოფს ჭარბ ენერგიას ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სახით ძალიან მოკლე ტალღის სიგრძით -. ბირთვული რეაქციების დროს გამოთავისუფლებული ენერგია პრაქტიკულად გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში.

ატომი (ბერძნ. atomos - განუყოფელი) არის ქიმიური ელემენტის უმცირესი ნაწილაკი, რომელსაც აქვს თავისი ქიმიური თვისებები. თითოეული ელემენტი შედგება გარკვეული ტიპის ატომებისგან. ატომის სტრუქტურა მოიცავს ბირთვს, რომელსაც აქვს დადებითი ელექტრული მუხტი და უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები (იხ.), რომლებიც ქმნიან მის ელექტრონულ გარსებს. ბირთვის ელექტრული მუხტის მნიშვნელობა უდრის Z-e-ს, სადაც e არის ელემენტარული ელექტრული მუხტი, სიდიდით უდრის ელექტრონის მუხტს (4.8 10 -10 e.-st. ერთეული), ხოლო Z არის ატომური რიცხვი. ამ ელემენტის ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში (იხ.). ვინაიდან არაიონიზირებული ატომი ნეიტრალურია, მასში შემავალი ელექტრონების რაოდენობა ასევე უდრის Z-ს. ბირთვის შემადგენლობაში (იხ. ატომური ბირთვი) შედის ნუკლეონები, ელემენტარული ნაწილაკები, რომელთა მასა დაახლოებით 1840-ჯერ აღემატება მასას. ელექტრონი (ტოლია 9,1 10 - 28 გ), პროტონები (იხ.), დადებითად დამუხტული და უბრალო ნეიტრონები (იხ.). ბირთვში ნუკლეონების რაოდენობას მასური რიცხვი ეწოდება და აღინიშნება ასო A. ბირთვში პროტონების რაოდენობა, Z-ის ტოლი, განსაზღვრავს ატომში შემავალი ელექტრონების რაოდენობას, ელექტრონული გარსების სტრუქტურას და ქიმიურ ნივთიერებას. ატომის თვისებები. ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობაა A-Z. იზოტოპებს უწოდებენ ერთი და იმავე ელემენტის სახეობებს, რომელთა ატომები განსხვავდებიან ერთმანეთისგან A მასის რიცხვით, მაგრამ აქვთ იგივე Z. ამრიგად, ერთი ელემენტის სხვადასხვა იზოტოპის ატომების ბირთვებში არის ნეიტრონების განსხვავებული რაოდენობა. პროტონების იგივე რაოდენობა. იზოტოპების აღნიშვნისას ელემენტის სიმბოლოს ზედა ნაწილში იწერება მასის რიცხვი A, ხოლო ბოლოში ატომური რიცხვი; მაგალითად, ჟანგბადის იზოტოპები აღინიშნება:

ატომის ზომები განისაზღვრება ელექტრონული გარსების ზომებით და ყველა Z არის დაახლოებით 10 -8 სმ. ვინაიდან ატომის ყველა ელექტრონის მასა რამდენიმე ათასჯერ ნაკლებია ბირთვის მასაზე, მასა ატომი მასის რიცხვის პროპორციულია. მოცემული იზოტოპის ატომის ფარდობითი მასა განისაზღვრება C 12 ნახშირბადის იზოტოპის ატომის მასასთან მიმართებაში, რომელიც აღებულია 12 ერთეულით და ეწოდება იზოტოპური მასა. გამოდის, რომ ახლოსაა შესაბამისი იზოტოპის მასურ რიცხვთან. ქიმიური ელემენტის ატომის ფარდობითი წონა არის იზოტოპური წონის საშუალო (მოცემული ელემენტის იზოტოპების შედარებითი სიმრავლის გათვალისწინებით) ღირებულება და ეწოდება ატომური წონა (მასა).

ატომი არის მიკროსკოპული სისტემა და მისი სტრუქტურა და თვისებები შეიძლება აიხსნას მხოლოდ კვანტური თეორიის დახმარებით, რომელიც შეიქმნა ძირითადად მე-20 საუკუნის 20-იან წლებში და გამიზნულია ატომური მასშტაბის ფენომენების აღწერისთვის. ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ მიკრონაწილაკებს - ელექტრონებს, პროტონებს, ატომებს და ა.შ. - გარდა კორპუსკულურისა, აქვთ ტალღური თვისებები, რომლებიც ვლინდება დიფრაქციით და ინტერფერენციით. კვანტურ თეორიაში მიკრო-ობიექტების მდგომარეობის აღსაწერად გამოიყენება გარკვეული ტალღის ველი, რომელსაც ახასიათებს ტალღის ფუნქცია (Ψ-ფუნქცია). ეს ფუნქცია განსაზღვრავს მიკროობიექტის შესაძლო მდგომარეობის ალბათობას, ანუ ახასიათებს მისი ამა თუ იმ თვისების გამოვლენის პოტენციურ შესაძლებლობებს. Ψ ფუნქციის ცვალებადობის კანონი სივრცესა და დროში (შროდინგერის განტოლება), რომელიც შესაძლებელს ხდის ამ ფუნქციის პოვნას, კვანტურ თეორიაში იგივე როლს ასრულებს, როგორც ნიუტონის მოძრაობის კანონები კლასიკურ მექანიკაში. შროდინგერის განტოლების ამოხსნა ბევრ შემთხვევაში იწვევს სისტემის დისკრეტულ შესაძლო მდგომარეობას. ასე რომ, მაგალითად, ატომის შემთხვევაში, ელექტრონების ტალღური ფუნქციების სერია მიიღება სხვადასხვა (კვანტიზებული) ენერგიის მნიშვნელობების შესაბამისი. კვანტური თეორიის მეთოდებით გამოთვლილმა ატომის ენერგეტიკული დონეების სისტემამ ბრწყინვალე დადასტურება მიიღო სპექტროსკოპიაში. ატომის გადასვლა ძირითადი მდგომარეობიდან E 0 ენერგეტიკული დონის შესაბამისი E 0 რომელიმე აღგზნებულ მდგომარეობაზე E i ხდება მაშინ, როდესაც ენერგიის გარკვეული ნაწილი შეიწოვება E i - E 0. აღგზნებული ატომი გადადის ნაკლებად აღგზნებულ ან ძირითად მდგომარეობაში, ჩვეულებრივ, ფოტონის ემისიით. ამ შემთხვევაში ფოტონის ენერგია hv უდრის განსხვავებას ატომის ენერგიას შორის ორ მდგომარეობაში: hv= E i - E k სადაც h არის პლანკის მუდმივი (6.62·10 -27 erg·sec), v არის სიხშირე. სინათლის.

ატომური სპექტრების გარდა, კვანტურმა თეორიამ შესაძლებელი გახადა ატომების სხვა თვისებების ახსნა. კერძოდ, ახსნილი იქნა ვალენტობა, ქიმიური ბმის ბუნება და მოლეკულების აგებულება, შეიქმნა ელემენტების პერიოდული სისტემის თეორია.