Emri "atom" përkthehet nga greqishtja si "i pandashëm". Gjithçka rreth nesh - trupat e ngurtë, lëngjet dhe ajri - është ndërtuar nga miliarda prej këtyre grimcave.
Shfaqja e versionit për atomin
Atomet u bënë të njohura për herë të parë në shekullin e 5-të para Krishtit, kur filozofi grek Demokriti sugjeroi se materia përbëhet nga grimca të vogla lëvizëse. Por atëherë nuk ishte e mundur të kontrollohej versioni i ekzistencës së tyre. Dhe megjithëse askush nuk mund t'i shihte këto grimca, ideja u diskutua, sepse e vetmja mënyrë që shkencëtarët mund të shpjegonin proceset që ndodhin në botën reale. Prandaj, ata besuan në ekzistencën e mikrogrimcave shumë kohë përpara se të mund ta vërtetonin këtë fakt.
Vetëm në shekullin e 19-të. ato filluan të analizohen si përbërësit më të vegjël të elementeve kimike, që kanë vetitë specifike të atomeve - aftësinë për të hyrë në komponime me të tjerët në një sasi të përcaktuar rreptësisht. Në fillim të shekullit të 20-të, besohej se atomet ishin grimcat më të vogla të materies, derisa u vërtetua se ato përbëheshin nga njësi edhe më të vogla.
Nga çfarë përbëhet një element kimik?
Atomi i një elementi kimik është një bllok ndërtimi mikroskopik i materies. Pesha molekulare e atomit është bërë tipari përcaktues i kësaj mikrogrimce. Vetëm zbulimi i ligjit periodik të Mendelejevit vërtetoi se llojet e tyre janë forma të ndryshme të një materie të vetme. Ato janë aq të vogla sa nuk mund të shihen duke përdorur mikroskopët e zakonshëm, vetëm pajisjet elektronike më të fuqishme. Në krahasim, një qime në dorën e njeriut është një milion herë më e gjerë.
Struktura elektronike e një atomi ka një bërthamë, të përbërë nga neutrone dhe protone, si dhe elektrone, të cilat bëjnë rrotullime rreth qendrës në orbita të vazhdueshme, si planetët rreth yjeve të tyre. Të gjitha ato mbahen së bashku nga forca elektromagnetike, një nga katër forcat kryesore në univers. Neutronet janë grimca me një ngarkesë neutrale, protonet janë të pajisura me një ngarkesë pozitive dhe elektronet me një ngarkesë negative. Këto të fundit tërhiqen nga protonet e ngarkuar pozitivisht, ndaj priren të qëndrojnë në orbitë.
Struktura e atomit
Në pjesën qendrore ka një bërthamë që mbush pjesën minimale të të gjithë atomit. Por studimet tregojnë se pothuajse e gjithë masa (99,9%) ndodhet në të. Çdo atom përmban protone, neutrone, elektrone. Numri i elektroneve rrotulluese në të është i barabartë me ngarkesën qendrore pozitive. Grimcat me të njëjtën ngarkesë bërthamore Z, por me masë atomike të ndryshme A dhe numrin e neutroneve në bërthamën N quhen izotope, dhe me të njëjtën A dhe të ndryshme Z dhe N quhen izobare. Elektroni është grimca më e vogël e materies me një negativngarkesa elektrike e=1.6 10-19 kulon. Ngarkesa e një joni përcakton numrin e elektroneve të humbura ose të fituara. Procesi i metamorfozës së një atomi neutral në një jon të ngarkuar quhet jonizimi.
Versioni i ri i modelit atomi
Fizikanët kanë zbuluar deri më sot shumë grimca të tjera elementare. Struktura elektronike e atomit ka një version të ri.
Besohet se protonet dhe neutronet, pavarësisht sa të vogla janë, përbëhen nga grimcat më të vogla të quajtura kuarkë. Ato përbëjnë një model të ri për ndërtimin e atomit. Siç dikur shkencëtarët mblidhnin prova për ekzistencën e modelit të mëparshëm, sot ata po përpiqen të vërtetojnë ekzistencën e kuarkeve.
RTM është pajisja e së ardhmes
Shkencëtarët modernë mund të shohin grimcat atomike të një substance në një monitor kompjuteri, si dhe t'i lëvizin ato mbi sipërfaqe duke përdorur një mjet të posaçëm të quajtur një mikroskop tunelimi skanues (RTM).
Ky është një mjet i kompjuterizuar me një majë që lëviz shumë butësisht pranë sipërfaqes së materialit. Ndërsa maja lëviz, elektronet lëvizin nëpër hendekun midis majës dhe sipërfaqes. Megjithëse materiali duket krejtësisht i lëmuar, në të vërtetë është i pabarabartë në nivelin atomik. Kompjuteri bën një hartë të sipërfaqes së materies, duke krijuar një imazh të grimcave të saj, dhe kështu shkencëtarët mund të shohin vetitë e atomit.
Grimcat radioaktive
Ione të ngarkuar negativisht qarkullojnë rreth bërthamës në një distancë mjaft të madhe. Struktura e një atomi është e tillë që ai është i tërëështë vërtet neutral dhe nuk ka ngarkesë elektrike sepse të gjitha grimcat e saj (protonet, neutronet, elektronet) janë në ekuilibër.
Një atom radioaktiv është një element që mund të ndahet lehtësisht. Qendra e saj përbëhet nga shumë protone dhe neutrone. Përjashtimi i vetëm është diagrami i atomit të hidrogjenit, i cili ka një proton të vetëm. Bërthama është e rrethuar nga një re elektronesh, është tërheqja e tyre që i bën ata të rrotullohen rreth qendrës. Protonet me të njëjtën ngarkesë sprapsin njëri-tjetrin.
Ky nuk është një problem për shumicën e grimcave të vogla që kanë disa prej tyre. Por disa prej tyre janë të paqëndrueshme, veçanërisht ato të mëdha si uraniumi, i cili ka 92 protone. Ndonjëherë qendra e tij nuk mund të përballojë një ngarkesë të tillë. Ato quhen radioaktive sepse lëshojnë disa grimca nga thelbi i tyre. Pasi bërthama e paqëndrueshme ka hequr qafe protonet, protonet e mbetura formojnë një vajzë të re. Mund të jetë i qëndrueshëm në varësi të numrit të protoneve në bërthamën e re, ose mund të ndahet më tej. Ky proces vazhdon derisa të mbetet një bërthamë e qëndrueshme për fëmijë.
Vetitë e atomeve
Vetitë fizike dhe kimike të një atomi ndryshojnë natyrshëm nga një element në tjetrin. Ato përcaktohen nga parametrat kryesorë të mëposhtëm.
Masa atomike. Meqenëse vendin kryesor të mikrogrimcave e zënë protonet dhe neutronet, shuma e tyre përcakton numrin, i cili shprehet në njësi të masës atomike (amu) Formula: A=Z + N.
Rrezja atomike. Rrezja varet nga vendndodhja e elementit në sistemin Mendeleev, kimiklidhjet, numri i atomeve fqinje dhe veprimi mekanik kuantik. Rrezja e bërthamës është njëqind mijë herë më e vogël se rrezja e vetë elementit. Struktura e një atomi mund të humbasë elektrone dhe të bëhet një jon pozitiv, ose të shtojë elektrone dhe të bëhet një jon negativ.
Në sistemin periodik të Mendelejevit, çdo element kimik zë vendin e caktuar. Në tabelë, madhësia e një atomi rritet kur lëvizni nga lart poshtë dhe zvogëlohet kur lëvizni nga e majta në të djathtë. Nga kjo, elementi më i vogël është heliumi dhe më i madhi është ceziumi.
Valenca. Predha e jashtme e elektroneve të një atomi quhet shtresë e valencës, dhe elektronet në të kanë marrë emrin përkatës - elektrone valente. Numri i tyre përcakton se si një atom lidhet me të tjerët me anë të një lidhjeje kimike. Me metodën e krijimit të mikrogrimcave të fundit, ata përpiqen të mbushin guaskat e jashtme të valencës.
Graviteti, tërheqja është forca që i mban planetët në orbitë, për shkak të saj objektet e lëshuara nga duart bien në dysheme. Një person e vë re gravitetin më shumë, por veprimi elektromagnetik është shumë herë më i fuqishëm. Forca që tërheq (ose zmbraps) grimcat e ngarkuara në një atom është 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 herë më e fuqishme se graviteti në të. Por ka një forcë edhe më të fortë në qendër të bërthamës që mund të mbajë protonet dhe neutronet së bashku.
Reaksionet në bërthama krijojnë energji si në reaktorët bërthamorë ku atomet ndahen. Sa më i rëndë të jetë elementi, aq më shumë grimca janë ndërtuar atomet e tij. Nëse mbledhim numrin e përgjithshëm të protoneve dhe neutroneve në një element, e zbulojmë atëmasë. Për shembull, uraniumi, elementi më i rëndë që gjendet në natyrë, ka një masë atomike prej 235 ose 238.
Ndarja e një atomi në nivele
Nivelet e energjisë së një atomi janë madhësia e hapësirës rreth bërthamës, ku elektroni është në lëvizje. Janë gjithsej 7 orbitale, që korrespondojnë me numrin e periodave në tabelën periodike. Sa më e largët të jetë vendndodhja e elektronit nga bërthama, aq më shumë rezervë energjie ka ai. Numri i periodës tregon numrin e orbitaleve atomike rreth bërthamës së saj. Për shembull, kaliumi është një element i periudhës së 4-të, që do të thotë se ka 4 nivele energjetike të atomit. Numri i një elementi kimik korrespondon me ngarkesën e tij dhe numrin e elektroneve rreth bërthamës.
Atomi është një burim energjie
Ndoshta formula më e famshme shkencore u zbulua nga fizikani gjerman Ajnshtajni. Ajo pretendon se masa nuk është gjë tjetër veçse një formë energjie. Bazuar në këtë teori, është e mundur që materiet të shndërrohen në energji dhe të llogaritet me formulë se sa prej saj mund të merret. Rezultati i parë praktik i këtij transformimi ishin bombat atomike, të cilat fillimisht u testuan në shkretëtirën e Los Alamos (SHBA), dhe më pas shpërthyen mbi qytetet japoneze. Dhe megjithëse vetëm një e shtata e eksplozivit u kthye në energji, fuqia shkatërruese e bombës atomike ishte e tmerrshme.
Në mënyrë që bërthama të çlirojë energjinë e saj, ajo duhet të shembet. Për ta ndarë atë, është e nevojshme të veprohet me një neutron nga jashtë. Pastaj bërthama ndahet në dy të tjera, më të lehta, duke siguruar një çlirim të madh energjie. Prishja çon në çlirimin e neutroneve të tjera,dhe vazhdojnë të ndajnë bërthama të tjera. Procesi kthehet në një reaksion zinxhir, duke rezultuar në një sasi të madhe energjie.
Të mirat dhe të këqijat e përdorimit të reaksionit bërthamor në kohën tonë
Forca shkatërruese, e cila lëshohet gjatë transformimit të materies, njerëzimi po përpiqet të zbusë në termocentralet bërthamore. Këtu, reaksioni bërthamor nuk zhvillohet në formën e një shpërthimi, por si një çlirim gradual i nxehtësisë.
Prodhimi i energjisë atomike ka të mirat dhe të këqijat e veta. Sipas shkencëtarëve, për të mbajtur qytetërimin tonë në një nivel të lartë, është e nevojshme të përdoret ky burim i madh energjie. Por duhet pasur parasysh edhe se zhvillimet më moderne nuk mund të garantojnë sigurinë e plotë të termocentraleve bërthamore. Përveç kësaj, mbetjet radioaktive të prodhuara gjatë prodhimit të energjisë, nëse ruhen në mënyrë jo të duhur, mund të ndikojnë tek pasardhësit tanë për dhjetëra mijëra vjet.
Pas aksidentit në termocentralin bërthamor të Çernobilit, gjithnjë e më shumë njerëz e konsiderojnë prodhimin e energjisë bërthamore si shumë të rrezikshëm për njerëzimin. I vetmi termocentral i sigurt i këtij lloji është Dielli me energjinë e tij të madhe bërthamore. Shkencëtarët po zhvillojnë të gjitha llojet e modeleve të qelizave diellore dhe ndoshta në të ardhmen e afërt, njerëzimi do të jetë në gjendje t'i sigurojë vetes energji të sigurt atomike.
