Sot do t'ju tregojmë se cili është niveli i energjisë i një atomi, kur një person ndeshet me këtë koncept dhe ku zbatohet.
Fizika e shkollës
Njerëzit fillimisht ndeshen me shkencën në shkollë. Dhe nëse në vitin e shtatë të studimit, fëmijëve ende u duket interesante njohuritë e reja në biologji dhe kimi, atëherë në klasat e larta ata fillojnë të kenë frikë. Kur vjen radha e fizikës atomike, mësimet në këtë disiplinë tashmë frymëzojnë vetëm neveri për detyra të pakuptueshme. Sidoqoftë, ia vlen të kujtojmë se të gjitha zbulimet që tani janë shndërruar në lëndë të mërzitshme shkollore kanë një histori jo të parëndësishme dhe një arsenal të tërë aplikimesh të dobishme. Të zbulosh se si funksionon bota është si të hapësh një kuti me diçka interesante brenda: gjithmonë dëshiron të gjesh një ndarje sekrete dhe të gjesh një thesar tjetër atje. Sot do të flasim për një nga konceptet bazë të fizikës atomike, strukturën e materies.
I pandashëm, i përbërë, kuantik
Nga gjuha e lashtë greke, fjala "atom" përkthehet si "i pandashëm, më i vogli". Kjo pikëpamje është pasojë e historisë së shkencës. Disa grekë dhe indianë të lashtë besonin se gjithçka në botë përbëhej nga grimca të vogla.
Në historinë moderne, eksperimentet në kimi janë bërë shumë më herët se ato fizikekërkimore. Studiuesit e shekujve të shtatëmbëdhjetë dhe të tetëmbëdhjetë punuan kryesisht për të rritur fuqinë ushtarake të një vendi, mbreti ose duka. Dhe për të krijuar eksplozivë dhe barut, ishte e nevojshme të kuptonim se nga përbëheshin ato. Si rezultat, studiuesit zbuluan se disa elementë nuk mund të ndahen përtej një niveli të caktuar. Kjo do të thotë se ekzistojnë bartësit më të vegjël të vetive kimike.
Por ata e kishin gabim. Atomi doli të ishte një grimcë e përbërë dhe aftësia e tij për të ndryshuar është e një natyre kuantike. Këtë e dëshmojnë kalimet e niveleve energjetike të atomit.
Pozitive dhe negative
Në fund të shekullit të nëntëmbëdhjetë, shkencëtarët iu afruan studimit të grimcave më të vogla të materies. Për shembull, ishte e qartë se një atom përmban përbërës të ngarkuar pozitivisht dhe negativisht. Por struktura e atomit ishte e panjohur: rregullimi, ndërveprimi, raporti i peshës së elementeve të tij mbeti një mister.
Rutherford ngriti një eksperiment mbi shpërndarjen e grimcave alfa nga fletë e hollë ari. Ai zbuloi se në qendër të atomeve janë elementë të rëndë pozitivë, dhe negativë shumë të lehtë janë të vendosur në skajet. Kjo do të thotë se bartësit e ngarkesave të ndryshme janë grimca që nuk janë të ngjashme me njëra-tjetrën. Kjo shpjegoi ngarkesën e atomeve: një element mund t'u shtohej ose hiqej. Bilanci që e mbajti të gjithë sistemin neutral u prish dhe atomi fitoi një ngarkesë.
Elektrone, protone, neutrone
Më vonë doli: grimcat negative të lehta janë elektrone, dhe një bërthamë e rëndë pozitive përbëhet ngady lloje të nukleoneve (protonet dhe neutronet). Protonet ndryshonin nga neutronet vetëm në atë që të parët ishin të ngarkuar pozitivisht dhe të rëndë, ndërsa të dytët kishin vetëm masë. Ndryshimi i përbërjes dhe ngarkesës së bërthamës është i vështirë: kërkon energji të jashtëzakonshme. Por një atom është shumë më i lehtë për t'u ndarë me një elektron. Ka më shumë atome elektronegativë, të cilët kanë më shumë gjasa të "heqin" një elektron dhe më pak elektronegativë, të cilët kanë më shumë gjasa ta "heqin" atë. Kështu formohet ngarkesa e një atomi: nëse ka tepricë elektronesh, atëherë ajo është negative, dhe nëse ka mungesë, atëherë është pozitive.
Jetë e gjatë e universit
Por kjo strukturë e atomit i habiti shkencëtarët. Sipas fizikës klasike që mbizotëronte në atë kohë, një elektron, i cili lëvizte vazhdimisht rreth bërthamës, duhej të rrezatonte vazhdimisht valë elektromagnetike. Meqenëse ky proces nënkupton një humbje të energjisë, të gjitha grimcat negative së shpejti do të humbnin shpejtësinë e tyre dhe do të binin në bërthamë. Megjithatë, universi ka ekzistuar për një kohë shumë të gjatë dhe katastrofa globale nuk ka ndodhur ende. Paradoksi i materies shumë të vjetër po afrohej.
Postulatet e Bohr
Postulatet e Bohr-it mund të shpjegojnë mospërputhjen. Atëherë ato ishin vetëm pohime, kërcime në të panjohurën, të cilat nuk mbështeteshin nga llogaritjet apo teoria. Sipas postulateve, kishte nivele energjie të elektroneve në atom. Çdo grimcë e ngarkuar negativisht mund të jetë vetëm në këto nivele. Kalimi midis orbitaleve (të ashtuquajturat nivele) kryhet me një kërcim, ndërsa një sasi energjie elektromagnetike lirohet ose absorbohet.energji.
Më vonë, zbulimi i Plankut për kuantin shpjegoi këtë sjellje të elektroneve.
Drita dhe atomi
Sasia e energjisë e nevojshme për kalimin varet nga distanca midis niveleve të energjisë së atomit. Sa më larg të jenë nga njëra-tjetra, aq më shumë kuantike emetohet ose absorbohet.
Siç e dini, drita është kuanti i fushës elektromagnetike. Kështu, kur një elektron në një atom lëviz nga një nivel më i lartë në një nivel më të ulët, ai krijon dritë. Në këtë rast, zbatohet edhe ligji i kundërt: kur një valë elektromagnetike bie mbi një objekt, ajo ngacmon elektronet e tij dhe ato lëvizin në një orbital më të lartë.
Përveç kësaj, nivelet e energjisë së atomit janë individuale për çdo lloj elementi kimik. Modeli i distancave midis orbitaleve është i ndryshëm për hidrogjenin dhe arin, tungstenin dhe bakrin, bromin dhe squfurin. Prandaj, një analizë e spektrave të emetimit të çdo objekti (përfshirë yjet) përcakton pa mëdyshje se cilat substanca dhe në çfarë sasie janë të pranishme në të.
Kjo metodë përdoret jashtëzakonisht gjerësisht. Analiza e spektrit të përdorur:
- në mjekësi ligjore;
- në kontrollin e cilësisë së ushqimit dhe ujit;
- në prodhimin e mallrave;
- në krijimin e materialeve të reja;
- në përmirësimin e teknologjisë;
- në eksperimentet shkencore;
- në eksplorimin e yjeve.
Kjo listë tregon vetëm përafërsisht se sa i dobishëm ka qenë zbulimi i niveleve elektronike në atom. Nivelet elektronike janë më të përafërt, më të mëdhenjtë. Ka më të voglanivele rrotulluese vibruese dhe akoma më delikate. Por ato janë të rëndësishme vetëm për komponimet komplekse - molekulat dhe trupat e ngurtë.
Duhet thënë se struktura e bërthamës ende nuk është eksploruar plotësisht. Për shembull, nuk ka përgjigje për pyetjen se pse një numër i tillë neutronesh korrespondon me një numër të caktuar protonesh. Shkencëtarët sugjerojnë se bërthama atomike përmban gjithashtu disa analoge të niveleve elektronike. Megjithatë, kjo ende nuk është vërtetuar.
