Duke studiuar përbërjen e materies, shkencëtarët arritën në përfundimin se e gjithë materia përbëhet nga molekula dhe atome. Për një kohë të gjatë, atomi (përkthyer nga greqishtja si "i pandashëm") konsiderohej njësia më e vogël strukturore e materies. Megjithatë, studime të mëtejshme kanë treguar se atomi ka një strukturë komplekse dhe, nga ana tjetër, përfshin grimca më të vogla.
Nga është i përbërë një atom?
Në vitin 1911, shkencëtari Rutherford sugjeroi që atomi ka një pjesë qendrore që ka një ngarkesë pozitive. Kështu u shfaq për herë të parë koncepti i bërthamës atomike.
Sipas skemës së Rutherford, të quajtur modeli planetar, një atom përbëhet nga një bërthamë dhe grimca elementare me një ngarkesë negative - elektronet që lëvizin rreth bërthamës, ashtu si planetët orbitojnë rreth Diellit.
Në vitin 1932, një tjetër shkencëtar, Chadwick, zbuloi neutronin, një grimcë që nuk ka ngarkesë elektrike.
Sipas koncepteve moderne, struktura e bërthamës atomike korrespondon me modelin planetar të propozuar nga Rutherford. Bërthama kryhet brendapjesa më e madhe e masës atomike. Ajo gjithashtu ka një ngarkesë pozitive. Bërthama atomike përmban protone - grimca të ngarkuara pozitivisht dhe neutrone - grimca që nuk mbajnë ngarkesë. Protonet dhe neutronet quhen nukleone. Grimcat e ngarkuara negativisht - elektronet - orbitojnë rreth bërthamës.
Numri i protoneve në bërthamë është i barabartë me numrin e elektroneve që lëvizin në orbitë. Prandaj, vetë atomi është një grimcë që nuk mbart ngarkesë. Nëse një atom kap elektronet e njerëzve të tjerë ose humbet elektronet e tij, atëherë ai bëhet pozitiv ose negativ dhe quhet jon.
Elektronet, protonet dhe neutronet quhen së bashku si grimca nënatomike.
Ngarkesa e bërthamës atomike
Bërthama ka një numër ngarkese Z. Ajo përcaktohet nga numri i protoneve që përbëjnë bërthamën atomike. Zbulimi i kësaj sasie është i thjeshtë: thjesht referojuni sistemit periodik të Mendeleev. Numri atomik i elementit të cilit i përket një atom është i barabartë me numrin e protoneve në bërthamë. Kështu, nëse elementi kimik oksigjen korrespondon me numrin serial 8, atëherë numri i protoneve gjithashtu do të jetë i barabartë me tetë. Meqenëse numri i protoneve dhe elektroneve në një atom është i njëjtë, do të ketë edhe tetë elektrone.
Numri i neutroneve quhet numër izotopik dhe shënohet me shkronjën N. Numri i tyre mund të ndryshojë në një atom të të njëjtit element kimik.
Shuma e protoneve dhe elektroneve në bërthamë quhet numri masiv i një atomi dhe shënohet me shkronjën A. Kështu, formula për llogaritjen e numrit të masës duket kështu: A=Z+N.
Izotope
Në rastin kur elementët kanë një numër të barabartë protonesh dhe elektronesh, por një numër të ndryshëm neutronesh, quhen izotopë të një elementi kimik. Mund të ketë një ose më shumë izotopë. Ato vendosen në të njëjtën qelizë të sistemit periodik.
Izotopet kanë një rëndësi të madhe në kimi dhe fizikë. Për shembull, një izotop i hidrogjenit - deuterium - në kombinim me oksigjenin jep një substancë krejtësisht të re, e cila quhet ujë i rëndë. Ka një pikë vlimi dhe ngrirjeje të ndryshme nga zakonisht. Dhe kombinimi i deuteriumit me një tjetër izotop të hidrogjenit - tritium çon në një reaksion shkrirjeje termonukleare dhe mund të përdoret për të gjeneruar një sasi të madhe energjie.
Masa e bërthamës dhe grimcave nënatomike
Përmasat dhe masat e atomeve dhe grimcave nënatomike janë të papërfillshme në konceptet njerëzore. Madhësia e bërthamave është afërsisht 10-12cm. Masa e një bërthame atomike matet në fizikë në të ashtuquajturat njësi të masës atomike - amu
Për një amu merrni një të dymbëdhjetën e masës së një atomi karboni. Duke përdorur njësitë e zakonshme të matjes (kilogramë dhe gram), masa mund të shprehet si më poshtë: 01:00.=1, 660540 10-24g. E shprehur në këtë mënyrë, quhet masa atomike absolute.
Përkundër faktit se bërthama atomike është përbërësi më masiv i atomit, dimensionet e tij në raport me renë elektronike që e rrethojnë janë jashtëzakonisht të vogla.
Forcat Bërthamore
Bërthamat atomike janë jashtëzakonisht të qëndrueshme. Kjo do të thotë se protonet dhe neutronet mbahen në bërthamë nga disa forca. Nuk eshtemund të ketë forca elektromagnetike, pasi protonet janë grimca me ngarkesë të njëjtë dhe dihet se grimcat me të njëjtën ngarkesë sprapsin njëra-tjetrën. Forcat gravitacionale janë shumë të dobëta për të mbajtur së bashku nukleonet. Prandaj, grimcat mbahen në bërthamë nga një ndërveprim i ndryshëm - forcat bërthamore.
Ndërveprimi bërthamor konsiderohet më i forti nga të gjithë ekzistuesit në natyrë. Prandaj, ky lloj ndërveprimi ndërmjet elementeve të bërthamës atomike quhet i fortë. Është i pranishëm në shumë grimca elementare, si dhe në forcat elektromagnetike.
Veçoritë e forcave bërthamore
- Veprim i shkurtër. Forcat bërthamore, ndryshe nga forcat elektromagnetike, manifestohen vetëm në distanca shumë të vogla të krahasueshme me madhësinë e bërthamës.
- Pavarësia e tarifimit. Kjo veçori manifestohet në faktin se forcat bërthamore veprojnë në mënyrë të barabartë mbi protonet dhe neutronet.
- Ngopje. Nukleonet e bërthamës ndërveprojnë vetëm me një numër të caktuar nukleonesh të tjerë.
Energjia e lidhjes së bërthamës
Një gjë tjetër është e lidhur ngushtë me konceptin e ndërveprimit të fortë - energjia lidhëse e bërthamave. Energjia e lidhjes bërthamore është sasia e energjisë e nevojshme për të ndarë një bërthamë atomike në nukleonet përbërëse të tij. Është e barabartë me energjinë e nevojshme për të formuar një bërthamë nga grimcat individuale.
Për të llogaritur energjinë e lidhjes së një bërthame, është e nevojshme të dihet masa e grimcave nënatomike. Llogaritjet tregojnë se masa e një bërthame është gjithmonë më e vogël se shuma e nukleoneve përbërëse të saj. Defekti masiv është ndryshimi midismasën e bërthamës dhe shumën e protoneve dhe elektroneve të saj. Duke përdorur formulën e Ajnshtajnit për marrëdhënien midis masës dhe energjisë (E=mc2), mund të llogarisni energjinë e gjeneruar gjatë formimit të bërthamës.
Forca e energjisë lidhëse të bërthamës mund të gjykohet me shembullin e mëposhtëm: formimi i disa gramëve helium prodhon aq energji sa djegia e disa tonëve qymyr.
Reaksionet bërthamore
Bërthamat e atomeve mund të ndërveprojnë me bërthamat e atomeve të tjera. Ndërveprime të tilla quhen reaksione bërthamore. Ekzistojnë dy lloje reagimesh.
- Reaksionet e ndarjes. Ato ndodhin kur bërthamat më të rënda ndahen në ato më të lehta si rezultat i ndërveprimit.
- Reaksionet e sintezës. Procesi është e kundërta e ndarjes: bërthamat përplasen, duke formuar kështu elementë më të rëndë.
Të gjitha reaksionet bërthamore shoqërohen me çlirimin e energjisë, e cila përdoret më pas në industri, në ushtri, në energji etj.
Duke u njohur me përbërjen e bërthamës atomike, mund të nxjerrim përfundimet e mëposhtme.
- Atomi përbëhet nga një bërthamë që përmban protone dhe neutrone, dhe elektrone rreth tij.
- Numri masiv i një atomi është i barabartë me shumën e nukleoneve të bërthamës së tij.
- Nuklonet mbahen së bashku nga forca e fortë.
- Forcat e mëdha që mbajnë bërthamën atomike të qëndrueshme quhen energjitë lidhëse bërthamore.
