Sa puso ng anumang agham ay namamalagi ang isang bagay na maliit at mahalaga. Sa biology ito ay isang cell, sa linguistic ito ay isang letra at tunog, sa engineering ito ay isang cog, sa construction ito ay isang butil ng buhangin, at para sa kimika at pisika ang pinakamahalagang bagay ay ang atom, ang istraktura nito.

Ang artikulong ito ay inilaan para sa mga taong higit sa 18 taong gulang.

Over 18 ka na ba?

Ang atom ay ang pinakamaliit na particle ng lahat ng bagay na nakapaligid sa atin, na nagdadala ng lahat ng kinakailangang impormasyon, isang particle na tumutukoy sa mga katangian at singil. Sa mahabang panahon, naisip ng mga siyentipiko na ito ay hindi mahahati, isa, ngunit sa mahabang oras, araw, buwan at taon, mga pag-aaral, pag-aaral at mga eksperimento ang isinagawa na nagpapatunay na ang atom ay mayroon ding sariling istraktura. Sa madaling salita, ang mikroskopikong bola na ito ay binubuo ng mas maliliit na bahagi na nakakaapekto sa laki ng nucleus, mga katangian at singil nito. Ang istraktura ng mga particle na ito ay ang mga sumusunod:

• mga electron;
• ang nucleus ng isang atom.

Ang huli ay maaari ding hatiin sa napaka-elementarya na mga bahagi, na sa agham ay tinatawag na mga proton at neuron, kung saan mayroong malinaw na bilang sa bawat kaso.

Ang bilang ng mga proton na nasa nucleus ay nagpapahiwatig ng istraktura ng shell, na binubuo ng mga electron. Ang shell na ito, sa turn, ay naglalaman ng lahat ng kinakailangang katangian ng isang partikular na materyal, sangkap o bagay. Ang pagkalkula ng kabuuan ng mga proton ay napakasimple - sapat na malaman ang serial number ng pinakamaliit na bahagi ng substance (atom) sa kilalang periodic table. Ang halagang ito ay tinatawag ding atomic number at tinutukoy ng Latin na titik na "Z". Mahalagang tandaan na ang mga proton ay may positibong singil, at sa pagsulat ang halagang ito ay tinukoy bilang +1.

Ang mga neuron ay ang pangalawang bahagi ng nucleus ng isang atom. Ito ay isang elementarya na subatomic na particle na walang anumang singil, hindi katulad ng mga electron o proton. Ang mga neuron ay natuklasan noong 1932 ni J. Chadwick, kung saan natanggap niya ang Nobel Prize pagkalipas ng 3 taon. Sa mga aklat-aralin at siyentipikong papel, ang mga ito ay tinutukoy bilang Latin na karakter na "n".

Ang ikatlong bahagi ng atom ay ang electron, na nasa monotonous na paggalaw sa paligid ng nucleus, kaya lumilikha ng isang ulap. Ang butil na ito ang pinakamagaan sa lahat ng nalalaman sa makabagong agham, na nangangahulugan na ang singil nito ay ang pinakamaliit din.Ang electron ay ipinahiwatig sa titik mula sa -1.

Ito ay ang kumbinasyon ng mga positibo at negatibong mga particle sa istraktura na ginagawang ang atom ay isang uncharged o neutrally charged particle. Ang nucleus, kung ihahambing sa kabuuang sukat ng buong atom, ay napakaliit, ngunit nasa loob nito na ang lahat ng timbang ay puro, na nagpapahiwatig ng mataas na density nito.

Paano matukoy ang singil ng nucleus ng isang atom?

Upang matukoy ang singil ng nucleus ng isang atom, kailangan mong maging mahusay sa istraktura, istraktura ng atom mismo at ang nucleus nito, maunawaan ang mga pangunahing batas ng pisika at kimika, at maging armado din ng periodic table ng Mendeleev upang tukuyin ang atomic number ng isang kemikal na elemento.

1. Ang kaalaman na ang isang microscopic particle ng anumang substance ay may nucleus at mga electron sa istraktura nito, na lumilikha ng shell sa paligid nito sa anyo ng isang ulap. Ang nucleus, sa turn, ay kinabibilangan ng dalawang uri ng elementarya na hindi mahahati na mga particle: mga proton at neuron, na ang bawat isa ay may sariling mga katangian at katangian. Ang mga neuron ay walang electronic charge sa kanilang arsenal. Nangangahulugan ito na ang kanilang singil ay hindi katumbas o mas malaki kaysa o mas mababa sa zero. Ang mga proton, hindi tulad ng kanilang mga katapat, ay may positibong singil. Sa madaling salita, ang kanilang electric charge ay maaaring tukuyin bilang +1.
2. Ang mga electron, na isang mahalagang bahagi ng bawat atom, ay nagdadala din ng isang tiyak na uri ng singil sa kuryente. Ang mga ito ay mga elementong elementarya na may negatibong singil, at sa pagsulat ay tinukoy ang mga ito bilang −1.
3. Upang makalkula ang singil ng isang atom, kailangan mo ng kaalaman tungkol sa istraktura nito (naalala lang namin ang kinakailangang impormasyon), ang bilang ng mga elementarya na particle sa komposisyon. At upang malaman ang kabuuan ng singil ng isang atom, kailangan mong mathematically idagdag ang bilang ng ilang mga particle (proton) sa iba (electrons). Karaniwan, ang katangian ng isang atom ay nagsasabi na ito ay neutral na elektron. Sa madaling salita, ang halaga ng mga electron ay katumbas ng bilang ng mga proton. Ang resulta ay ang halaga ng singil ng naturang atom ay katumbas ng zero.
4. Isang mahalagang nuance: may mga sitwasyon kung saan ang bilang ng positibo at negatibong sisingilin na elementarya na mga particle sa nucleus ay maaaring hindi pantay. Ito ay nagpapahiwatig na ang atom ay nagiging isang ion na may positibo o negatibong singil.

Ang pagtatalaga ng nucleus ng isang atom sa larangang siyentipiko ay mukhang Ze. Ang pag-decipher nito ay medyo simple: Ang Z ay ang numerong itinalaga sa elemento sa kilalang periodic table, tinatawag din itong ordinal o charging number. At ito ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga proton sa nucleus ng isang atom, at ang e ay ang singil lamang ng isang proton.

Sa modernong agham, may mga nuclei na may iba't ibang halaga ng singil: mula 1 hanggang 118.

Ang isa pang mahalagang konsepto na kailangang malaman ng mga batang chemist ay ang mass number. Ang konseptong ito ay nagpapahiwatig ng kabuuang halaga ng singil ng mga nucleon (ito ang pinakamaliit na bahagi ng nucleus ng isang atom ng isang kemikal na elemento). At mahahanap mo ang numerong ito kung gagamitin mo ang formula: A = Z + N kung saan ang A ay ang nais na mass number, ang Z ay ang bilang ng mga proton, at ang N ay ang bilang ng mga neutron sa nucleus.

Ano ang nuclear charge ng isang bromine atom?

Upang maipakita sa pagsasanay kung paano hanapin ang singil ng isang atom ng isang kinakailangang elemento (sa aming kaso, bromine), ito ay nagkakahalaga ng pagsangguni sa periodic table ng mga elemento ng kemikal at paghahanap ng bromine doon. Ang atomic number nito ay 35. Nangangahulugan ito na ang singil ng nucleus nito ay 35 din, dahil depende ito sa bilang ng mga proton sa nucleus. At ang bilang ng mga proton ay ipinahiwatig ng bilang kung saan nakatayo ang elementong kemikal sa dakilang gawain ni Mendeleev.

Narito ang ilang higit pang mga halimbawa upang gawing mas madali para sa mga batang chemist na kalkulahin ang kinakailangang data sa hinaharap:

• ang singil ng nucleus ng sodium atom (na) ay 11, dahil nasa ilalim ng numerong ito na makikita ito sa talahanayan ng mga elemento ng kemikal.
• ang singil ng phosphorus nucleus (na ang simbolikong pagtatalaga ay P) ay may halaga na 15, dahil iyon ay kung gaano karaming mga proton ang nasa nucleus nito;
• sulfur (na may graphic na pagtatalaga S) ay isang kapitbahay sa talahanayan ng nakaraang elemento, samakatuwid, ang nuclear charge nito ay 16;
• ang bakal (at mahahanap natin ito sa pagtatalagang Fe) ay nasa numero 26, na nagpapahiwatig ng parehong bilang ng mga proton sa nucleus nito, at samakatuwid ang singil ng atom;
• ang carbon (aka C) ay nasa ilalim ng ika-6 na numero ng periodic table, na nagpapahiwatig ng impormasyong kailangan namin;
• ang magnesium ay may atomic number 12, at sa internasyonal na simbolismo ito ay kilala bilang Mg;
• chlorine sa periodic table, kung saan ito ay nakasulat bilang Cl, ay numero 17, kaya ang atomic number nito (ibig sabihin, kailangan natin ito) ay pareho - 17;
• Ang calcium (Ca), na lubhang kapaki-pakinabang para sa mga batang organismo, ay matatagpuan sa numero 20;
• ang singil ng nucleus ng nitrogen atom (na may nakasulat na pagtatalaga N) ay 7, nasa ganitong pagkakasunud-sunod na ito ay ipinakita sa periodic table;
• ang barium ay nakatayo sa numero 56, na katumbas ng atomic mass nito;
• ang elementong kemikal na selenium (Se) ay may 34 na proton sa nucleus nito, at ito ay nagpapakita na ito ang magiging singil ng nucleus ng atom nito;
• pilak (o nakasulat na Ag) ay may serial number at atomic mass na 47;
• kung kailangan mong malaman ang singil ng nucleus ng lithium atom (Li), pagkatapos ay kailangan mong lumiko sa simula ng mahusay na gawain ng Mendeleev, kung saan siya ay nasa numero 3;
• Ang Aurum o ang paborito nating ginto (Au) ay may atomic mass na 79;
• para sa argon, ang halagang ito ay 18;
• rubidium ay may atomic mass na 37, habang ang strontium ay may atomic mass na 38.

Posibleng ilista ang lahat ng mga bahagi ng periodic table ni Mendeleev sa napakahabang panahon, dahil marami sa kanila (mga bahaging ito). Ang pangunahing bagay ay ang kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay malinaw, at kung kailangan mong kalkulahin ang atomic na bilang ng potasa, oxygen, silikon, sink, aluminyo, hydrogen, beryllium, boron, fluorine, tanso, fluorine, arsenic, mercury, neon , mangganeso, titanium, pagkatapos ay kailangan mo lamang sumangguni sa talahanayan ng mga elemento ng kemikal at alamin ang serial number ng isang partikular na sangkap.

Ang atom ay ang pinakamaliit na butil ng isang kemikal na elemento na nagpapanatili ng lahat ng mga katangiang kemikal nito. Ang isang atom ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at mga negatibong sisingilin na mga electron. Ang singil ng nucleus ng anumang elemento ng kemikal ay katumbas ng produkto ng Z sa pamamagitan ng e, kung saan ang Z ay ang serial number ng elementong ito sa periodic system ng mga elemento ng kemikal, ang e ay ang halaga ng elementarya na singil sa kuryente.

Elektron- ito ang pinakamaliit na particle ng isang substance na may negatibong electric charge e=1.6·10 -19 coulombs, kinuha bilang elementary electric charge. Ang mga electron, na umiikot sa paligid ng nucleus, ay matatagpuan sa mga shell ng elektron na K, L, M, atbp. Ang K ay ang shell na pinakamalapit sa nucleus. Ang laki ng isang atom ay tinutukoy ng laki ng shell ng elektron nito. Ang isang atom ay maaaring mawalan ng mga electron at maging isang positibong ion, o makakuha ng mga electron at maging isang negatibong ion. Tinutukoy ng singil ng isang ion ang bilang ng mga electron na nawala o nakuha. Ang proseso ng paggawa ng isang neutral na atom sa isang sisingilin na ion ay tinatawag na ionization.

atomic nucleus(ang gitnang bahagi ng atom) ay binubuo ng mga elementarya na nuklear na particle - mga proton at neutron. Ang radius ng nucleus ay halos isang daang libong beses na mas maliit kaysa sa radius ng atom. Ang density ng atomic nucleus ay napakataas. Mga proton- Ito ay mga stable na elementarya na particle na mayroong unit positive electric charge at mass na 1836 beses na mas malaki kaysa sa mass ng isang electron. Ang proton ay ang nucleus ng pinakamagaan na elemento, ang hydrogen. Ang bilang ng mga proton sa nucleus ay Z. Neutron ay isang neutral (walang singil sa kuryente) elementarya na particle na may mass na napakalapit sa masa ng isang proton. Dahil ang masa ng nucleus ay ang kabuuan ng masa ng mga proton at neutron, ang bilang ng mga neutron sa nucleus ng isang atom ay A - Z, kung saan ang A ay ang mass number ng isang ibinigay na isotope (tingnan). Ang proton at neutron na bumubuo sa nucleus ay tinatawag na mga nucleon. Sa nucleus, ang mga nucleon ay nakagapos ng mga espesyal na puwersang nuklear.

Ang atomic nucleus ay may malaking imbakan ng enerhiya, na inilalabas sa panahon ng mga reaksyong nuklear. Ang mga reaksyong nuklear ay nangyayari kapag ang atomic nuclei ay nakikipag-ugnayan sa elementarya na mga particle o sa nuclei ng iba pang mga elemento. Bilang resulta ng mga reaksyong nuklear, nabuo ang mga bagong nuclei. Halimbawa, ang isang neutron ay maaaring mag-transform sa isang proton. Sa kasong ito, ang isang beta particle, ibig sabihin, isang electron, ay inilabas mula sa nucleus.

Ang paglipat sa nucleus ng isang proton sa isang neutron ay maaaring isagawa sa dalawang paraan: alinman sa isang particle na may mass na katumbas ng masa ng isang electron, ngunit may positibong singil, na tinatawag na isang positron (positron decay), ay ibinubuga mula sa ang nucleus, o ang nucleus ay kumukuha ng isa sa mga electron mula sa pinakamalapit na K-shell (K -capture).

Minsan ang nabuo na nucleus ay may labis na enerhiya (ito ay nasa isang nasasabik na estado) at, pumasa sa normal na estado, naglalabas ng labis na enerhiya sa anyo ng electromagnetic radiation na may napakaikling wavelength -. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng mga reaksyong nuklear ay praktikal na ginagamit sa iba't ibang mga industriya.

Ang isang atom (Greek atomos - hindi mahahati) ay ang pinakamaliit na particle ng isang kemikal na elemento na may mga katangiang kemikal nito. Ang bawat elemento ay binubuo ng ilang uri ng mga atomo. Ang istraktura ng isang atom ay kinabibilangan ng kernel na nagdadala ng isang positibong singil sa kuryente, at mga negatibong sisingilin na mga electron (tingnan), na bumubuo sa mga elektronikong shell nito. Ang halaga ng electric charge ng nucleus ay katumbas ng Z-e, kung saan ang e ay ang elementary electric charge, katumbas ng magnitude sa charge ng electron (4.8 10 -10 e.-st. units), at Z ang atomic number ng elementong ito sa pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal (tingnan ang .). Dahil ang isang non-ionized atom ay neutral, ang bilang ng mga electron na kasama dito ay katumbas din ng Z. Ang komposisyon ng nucleus (tingnan. Atomic nucleus) ay kinabibilangan ng mga nucleon, elementarya na mga particle na may mass na humigit-kumulang 1840 beses na mas malaki kaysa sa mass ng isang electron (katumbas ng 9.1 10 - 28 g), protons (tingnan), positively charged, at chargeless neutrons (tingnan). Ang bilang ng mga nucleon sa nucleus ay tinatawag na mass number at tinutukoy ng letrang A. Ang bilang ng mga proton sa nucleus, katumbas ng Z, ay tumutukoy sa bilang ng mga electron na pumapasok sa atom, ang istraktura ng mga shell ng elektron at ang kemikal. mga katangian ng atom. Ang bilang ng mga neutron sa nucleus ay A-Z. Ang mga isotopes ay tinatawag na mga varieties ng parehong elemento, ang mga atomo na naiiba sa bawat isa sa mass number A, ngunit may parehong Z. Kaya, sa nuclei ng mga atom ng iba't ibang isotopes ng isang elemento mayroong ibang bilang ng mga neutron na may parehong bilang ng mga proton. Kapag nagtatalaga ng isotopes, ang mass number A ay nakasulat sa tuktok ng simbolo ng elemento, at ang atomic number sa ibaba; halimbawa, ang mga isotopes ng oxygen ay tinutukoy:

Ang mga sukat ng isang atom ay tinutukoy ng mga sukat ng mga shell ng elektron at para sa lahat ng Z ay mga 10 -8 cm. Dahil ang masa ng lahat ng mga electron ng atom ay ilang libong beses na mas mababa kaysa sa masa ng nucleus, ang masa ng ang atom ay proporsyonal sa mass number. Ang kamag-anak na masa ng isang atom ng isang ibinigay na isotope ay tinutukoy na may kaugnayan sa masa ng isang atom ng carbon isotope C 12, kinuha bilang 12 mga yunit, at tinatawag na isotopic mass. Ito ay lumalabas na malapit sa mass number ng kaukulang isotope. Ang relatibong bigat ng isang atom ng isang elemento ng kemikal ay ang average (isinasaalang-alang ang relatibong kasaganaan ng isotopes ng isang partikular na elemento) na halaga ng isotopic weight at tinatawag na atomic weight (mass).

Ang atom ay isang mikroskopikong sistema, at ang istraktura at mga katangian nito ay maipaliwanag lamang sa tulong ng quantum theory, na nilikha pangunahin noong 20s ng ika-20 siglo at nilayon upang ilarawan ang mga phenomena sa isang atomic scale. Ipinakita ng mga eksperimento na ang mga microparticle - mga electron, proton, atom, atbp. - bilang karagdagan sa mga corpuscular, ay may mga katangian ng wave na nagpapakita ng kanilang mga sarili sa diffraction at interference. Sa quantum theory, ang isang tiyak na wave field na nailalarawan sa pamamagitan ng wave function (Ψ-function) ay ginagamit upang ilarawan ang estado ng micro-objects. Tinutukoy ng function na ito ang mga probabilidad ng mga posibleng estado ng isang micro-object, ibig sabihin, nailalarawan nito ang mga potensyal na posibilidad para sa pagpapakita ng isa o isa pa sa mga katangian nito. Ang batas ng pagkakaiba-iba ng function na Ψ sa espasyo at oras (ang Schrödinger equation), na ginagawang posible upang mahanap ang function na ito, ay gumaganap ng parehong papel sa quantum theory gaya ng Newton's laws of motion sa classical mechanics. Ang solusyon ng Schrödinger equation sa maraming kaso ay humahantong sa mga hiwalay na posibleng estado ng system. Kaya, halimbawa, sa kaso ng isang atom, ang isang serye ng mga function ng wave para sa mga electron ay nakuha na naaayon sa iba't ibang (quantized) na mga halaga ng enerhiya. Ang sistema ng mga antas ng enerhiya ng atom, na kinakalkula ng mga pamamaraan ng quantum theory, ay nakatanggap ng napakatalino na kumpirmasyon sa spectroscopy. Ang paglipat ng isang atom mula sa ground state na tumutugma sa pinakamababang antas ng enerhiya na E 0 sa alinman sa mga nasasabik na estado E i ay nangyayari kapag ang isang tiyak na bahagi ng enerhiya E i - E 0 ay na-absorb. Ang isang nasasabik na atom ay napupunta sa isang hindi gaanong nasasabik o ground state, kadalasan sa paglabas ng isang photon. Sa kasong ito, ang photon energy hv ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga energies ng isang atom sa dalawang estado: hv= E i - E k kung saan ang h ay ang pare-pareho ng Planck (6.62·10 -27 erg·sec), v ay ang frequency ng liwanag.

Bilang karagdagan sa atomic spectra, ginawang posible ng quantum theory na ipaliwanag ang iba pang mga katangian ng mga atomo. Sa partikular, ang valency, ang likas na katangian ng kemikal na bono at ang istraktura ng mga molekula ay ipinaliwanag, at ang teorya ng periodic system ng mga elemento ay nilikha.

Sa pagsisiyasat sa pagdaan ng isang α-particle sa isang manipis na gintong foil (tingnan ang Seksyon 6.2), napag-isipan ni E. Rutherford na ang isang atom ay binubuo ng isang mabigat na positibong sisingilin na nucleus at mga electron na nakapalibot dito.

core tinatawag na sentro ng atom,kung saan halos lahat ng masa ng isang atom at ang positibong singil nito ay puro.

AT komposisyon ng atomic nucleus may kasamang elementarya na mga particle : mga proton at mga neutron (mga nucleon mula sa salitang Latin nucleus- core). Ang gayong modelo ng proton-neutron ng nucleus ay iminungkahi ng pisisista ng Sobyet noong 1932 D.D. Ivanenko. Ang proton ay may positibong singil e + = 1.06 10 -19 C at isang rest mass m p\u003d 1.673 10 -27 kg \u003d 1836 ako. Neutron ( n) ay isang neutral na particle na may rest mass m n= 1.675 10 -27 kg = 1839 ako(kung saan ang masa ng elektron ako, ay katumbas ng 0.91 10 -31 kg). Sa fig. 9.1 ay nagpapakita ng istraktura ng helium atom ayon sa mga ideya ng huling bahagi ng XX - unang bahagi ng XXI siglo.

Core charge katumbas Ze, saan e ay ang singil ng proton, Z- numero ng pagsingil katumbas ng serial number elemento ng kemikal sa periodic system ng mga elemento ni Mendeleev, i.e. ang bilang ng mga proton sa nucleus. Ang bilang ng mga neutron sa isang nucleus ay tinutukoy N. Karaniwan Z > N.

Nuclei na may Z= 1 hanggang Z = 107 – 118.

Bilang ng mga nucleon sa nucleus A = Z + N tinawag Pangkalahatang numero . nuclei na may pareho Z, ngunit iba PERO tinawag isotopes. Kernels, na, sa parehong A magkaiba Z, ay tinatawag mga isobar.

Ang nucleus ay tinutukoy ng parehong simbolo bilang neutral atom, kung saan X ay ang simbolo para sa isang kemikal na elemento. Halimbawa: hydrogen Z= 1 ay may tatlong isotopes: – protium ( Z = 1, N= 0), ay deuterium ( Z = 1, N= 1), – tritium ( Z = 1, N= 2), ang lata ay may 10 isotopes, at iba pa. Ang karamihan sa mga isotopes ng parehong elemento ng kemikal ay may parehong kemikal at malapit na pisikal na katangian. Sa kabuuan, mga 300 stable isotopes at higit sa 2000 natural at artipisyal na nakuha ang kilala. radioactive isotopes.

Ang laki ng nucleus ay nailalarawan sa pamamagitan ng radius ng nucleus, na may kondisyon na kahulugan dahil sa paglabo ng hangganan ng nucleus. Kahit na si E. Rutherford, sa pagsusuri sa kanyang mga eksperimento, ay nagpakita na ang laki ng nucleus ay humigit-kumulang 10-15 m (ang laki ng isang atom ay 10-10 m). Mayroong isang empirical formula para sa pagkalkula ng core radius:

,

(9.1.1)

saan R 0 = (1.3 - 1.7) 10 -15 m Mula dito makikita na ang dami ng nucleus ay proporsyonal sa bilang ng mga nucleon.

Ang density ng nuclear substance ay nasa order na 10 17 kg/m 3 at pare-pareho para sa lahat ng nuclei. Ito ay lubos na lumampas sa density ng mga siksik na ordinaryong sangkap.

Ang mga proton at neutron ay fermion, dahil may spin ħ /2.

Ang nucleus ng isang atom ay may sariling angular momentum – nuclear spin :

,

(9.1.2)

saan ako – panloob(kumpleto)spin quantum number.

Numero ako tumatanggap ng integer o half-integer na mga halaga 0, 1/2, 1, 3/2, 2, atbp. Mga kernel na may kahit PERO mayroon integer spin(sa mga yunit ħ ) at sundin ang mga istatistika Bose–Einstein(mga boson). Mga kernel na may kakaiba PERO mayroon half-integer spin(sa mga yunit ħ ) at sundin ang mga istatistika Fermi–Dirac(mga. Ang nuclei ay mga fermion).

Ang mga particle ng nuklear ay may sariling mga magnetic moment, na tumutukoy sa magnetic moment ng nucleus sa kabuuan. Ang yunit para sa pagsukat ng magnetic moments ng nuclei ay nuclear magneton μ lason:

.

(9.1.3)

Dito e ay ang ganap na halaga ng singil ng elektron, m p ay ang masa ng proton.

Nuclear magneton sa m p/ako= 1836.5 beses na mas maliit kaysa sa Bohr magneton, kaya sinusundan nito iyon ang mga magnetic na katangian ng mga atom ay tinutukoy ng mga magnetic na katangian ng mga electron nito .

May kaugnayan sa pagitan ng pag-ikot ng nucleus at ng magnetic moment nito:

,

(9.1.4)

kung saan γ lason - nuclear gyromagnetic ratio.

Ang neutron ay may negatibong magnetic moment μ n≈ – 1.913μ lason dahil ang direksyon ng neutron spin at ang magnetic moment nito ay magkasalungat. Ang magnetic moment ng proton ay positibo at katumbas ng μ R≈ 2.793μ lason. Ang direksyon nito ay kasabay ng direksyon ng proton spin.

Ang distribusyon ng electric charge ng mga proton sa ibabaw ng nucleus ay karaniwang walang simetriko. Ang sukat ng deviation ng distribution na ito mula sa spherically symmetric ay quadrupole electric moment ng nucleus Q. Kung ang density ng singil ay ipinapalagay na pareho sa lahat ng dako, kung gayon Q natutukoy lamang sa pamamagitan ng hugis ng nucleus. Kaya, para sa isang ellipsoid ng rebolusyon

,

(9.1.5)

saan b ay ang semiaxis ng ellipsoid sa direksyon ng pag-ikot, a- axis sa patayong direksyon. Para sa isang nucleus na nakaunat sa direksyon ng pag-ikot, b > a at Q> 0. Para sa isang nucleus oblate sa direksyong ito, b < a at Q < 0. Для сферического распределения заряда в ядре b = a at Q= 0. Ito ay totoo para sa nuclei na may spin katumbas ng 0 o ħ /2.

Upang tingnan ang mga demo, mag-click sa naaangkop na hyperlink:

Tinutukoy ng nuclear charge () ang lokasyon ng chemical element sa D.I. table. Mendeleev. Ang Z number ay ang bilang ng mga proton sa nucleus. Ang Cl ay ang singil ng proton, na katumbas ng magnitude sa singil ng elektron.

Muli naming binibigyang-diin na ang singil ng nucleus ay tumutukoy sa bilang ng mga positibong elementarya na singil na dinadala ng mga proton. At dahil ang atom ay karaniwang isang neutral na sistema, tinutukoy din ng singil ng nucleus ang bilang ng mga electron sa atom. At naaalala natin na ang elektron ay may negatibong singil sa elementarya. Ang mga electron sa isang atom ay ipinamamahagi sa mga shell ng enerhiya at subshell depende sa kanilang bilang, samakatuwid, ang singil ng nucleus ay may malaking epekto sa pamamahagi ng mga electron sa kanilang mga estado. Ang mga kemikal na katangian ng isang atom ay nakasalalay sa bilang ng mga electron sa huling antas ng enerhiya. Ito ay lumalabas na ang singil ng nucleus ay tumutukoy sa mga kemikal na katangian ng sangkap.

Nakaugalian na ngayon na tukuyin ang iba't ibang elemento ng kemikal tulad ng sumusunod: , kung saan ang X ay ang simbolo ng elemento ng kemikal sa periodic table, na tumutugma sa singil.

Ang mga elemento na may parehong Z ngunit magkaibang atomic mass (A) (na nangangahulugan na ang nucleus ay may parehong bilang ng mga proton ngunit magkaibang bilang ng mga neutron) ay tinatawag na isotopes. Kaya, ang hydrogen ay may dalawang isotopes: 1 1 H-hydrogen; 2 1 H-deuterium; 3 1 H-tritium

Mayroong matatag at hindi matatag na isotopes.

Ang nuclei na may parehong masa ngunit magkaibang singil ay tinatawag na isobars. Ang mga isobar ay pangunahing matatagpuan sa mabibigat na nuclei, at sa mga pares o triad. Halimbawa, at .

Ang unang hindi direktang pagsukat ng nuclear charge ay ginawa ni Moseley noong 1913. Nagtatag siya ng ugnayan sa pagitan ng dalas ng katangian ng X-ray radiation () at ng nuclear charge (Z):

kung saan ang C at B ay mga constant na independyente sa elemento para sa serye ng radiation na isinasaalang-alang.

Ang singil ng nucleus ay direktang tinutukoy ni Chadwick noong 1920 habang pinag-aaralan ang pagkalat ng nuclei ng helium atom sa mga metal na pelikula.

Pangunahing Komposisyon

Ang nucleus ng hydrogen atom ay tinatawag na proton. Ang masa ng isang proton ay:

Ang nucleus ay binubuo ng mga proton at neutron (sama-samang tinatawag na mga nucleon). Ang neutron ay natuklasan noong 1932. Ang masa ng neutron ay napakalapit sa masa ng proton. Ang neutron ay walang electric charge.

Ang kabuuan ng bilang ng mga proton (Z) at ang bilang ng mga neutron (N) sa nucleus ay tinatawag na mass number A:

Dahil ang mga masa ng neutron at proton ay napakalapit, ang bawat isa sa kanila ay katumbas ng halos isang atomic mass unit. Ang masa ng mga electron sa isang atom ay mas mababa kaysa sa masa ng nucleus, kaya pinaniniwalaan na ang mass number ng nucleus ay humigit-kumulang katumbas ng relatibong atomic mass ng elemento, kung bilugan sa pinakamalapit na integer.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Mag-ehersisyo

Ang nuclei ay napaka-matatag na mga sistema, samakatuwid, ang mga proton at neutron ay dapat panatilihin sa loob ng nucleus sa pamamagitan ng ilang uri ng puwersa. Ano ang masasabi mo sa mga puwersang ito?

Desisyon

Mapapansin kaagad na ang mga puwersa na nagbubuklod sa mga nucleon ay hindi kabilang sa mga gravitational, na masyadong mahina. Ang katatagan ng nucleus ay hindi maipaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga electromagnetic na pwersa, dahil sa pagitan ng mga proton, bilang mga particle na nagdadala ng mga singil ng parehong tanda, maaari lamang magkaroon ng electrical repulsion. Ang mga neutron ay mga electrically neutral na particle. Isang espesyal na uri ng puwersa ang kumikilos sa pagitan ng mga nucleon, na tinatawag na nuclear forces. Ang mga puwersang ito ay halos 100 beses na mas malakas kaysa sa mga puwersang elektrikal. Ang mga puwersang nuklear ay ang pinakamakapangyarihan sa lahat ng kilalang pwersa sa kalikasan. Ang pakikipag-ugnayan ng mga particle sa nucleus ay tinatawag na malakas. Ang susunod na tampok ng mga puwersang nuklear ay ang mga ito ay maikli. Ang mga puwersang nuklear ay nagiging kapansin-pansin lamang sa layo ng pagkakasunud-sunod ng cm, iyon ay, sa layo ng laki ng nucleus.

HALIMBAWA 2

Mag-ehersisyo

Ano ang pinakamababang distansya na maaaring lapitan ng nucleus ng isang helium atom, na may kinetic energy na katumbas ng head-on collision, sa hindi gumagalaw na nucleus ng lead atom?

Desisyon

Gumawa tayo ng drawing. Isaalang-alang ang paggalaw ng nucleus ng helium atom ( - particle) sa isang electrostatic field, na lumilikha ng hindi gumagalaw na nucleus ng lead atom. - ang particle ay gumagalaw patungo sa nucleus ng lead atom na may bilis na bumababa sa zero, dahil ang mga puwersang salungat ay kumikilos sa pagitan ng mga katulad na sisingilin na mga particle. Ang kinetic energy na taglay ng particle ay magiging potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan - mga particle at field (), na lumilikha ng nucleus ng lead atom: Ipinapahayag namin ang potensyal na enerhiya ng isang particle sa isang electrostatic field bilang: nasaan ang singil ng nucleus ng isang helium atom; - ang intensity ng electrostatic field, na lumilikha ng nucleus ng lead atom. Mula sa (2.1) - (2.3) makuha namin: