Pyetje "Nga çfarë përbëhet materia?", "Cila është natyra e materies?" e ka pushtuar gjithmonë njerëzimin. Që nga kohërat e lashta, filozofët dhe shkencëtarët kanë kërkuar përgjigje për këto pyetje, duke krijuar teori dhe hipoteza reale dhe krejtësisht të mahnitshme dhe fantastike. Megjithatë, fjalë për fjalë një shekull më parë, njerëzimi iu afrua sa më shumë që të ishte e mundur zbulimin e këtij misteri duke zbuluar strukturën atomike të materies. Por cila është përbërja e bërthamës së një atomi? Nga se përbëhet e gjitha?
Nga teoria në realitet
Në fillim të shekullit të njëzetë, struktura atomike kishte pushuar së qeni thjesht një hipotezë, por ishte bërë një fakt absolut. Doli se përbërja e bërthamës së një atomi është një koncept shumë kompleks. Ai përmban ngarkesa elektrike. Por lindi pyetja: a përfshin përbërja e atomit dhe bërthamës atomike sasi të ndryshme të këtyre ngarkesave apo jo?
Model planetar
Fillimisht, atomi mendohej të ishte ndërtuar shumë si sistemi ynë diellor. MegjithatëDoli shpejt se kjo pikëpamje nuk ishte plotësisht e saktë. Problemi i një transferimi thjesht mekanik të shkallës astronomike të figurës në një zonë që zë të miliontat e milimetrit ka çuar në një ndryshim domethënës dhe dramatik në vetitë dhe cilësitë e fenomeneve. Dallimi kryesor ishte ligjet dhe rregullat shumë më të rrepta me të cilat ndërtohet atomi.
Disavantazhet e modelit planetar
Së pari, meqenëse atomet e të njëjtit lloj dhe element duhet të jenë saktësisht të njëjtë për sa i përket parametrave dhe vetive, orbitat e elektroneve të këtyre atomeve gjithashtu duhet të jenë të njëjta. Sidoqoftë, ligjet e lëvizjes së trupave astronomikë nuk mund të jepnin përgjigje për këto pyetje. Kontradikta e dytë qëndron në faktin se lëvizja e një elektroni përgjatë orbitës, nëse zbatohen ligje fizike të studiuara mirë, duhet të shoqërohet domosdoshmërisht nga një çlirim i përhershëm i energjisë. Si rezultat, ky proces do të çonte në varfërimin e elektronit, i cili përfundimisht do të shuhej dhe madje do të binte në bërthamë.
Struktura e valës së nënësdhe
Në vitin 1924, aristokrati i ri Louis de Broglie paraqiti një ide që ktheu idetë e komunitetit shkencor për çështje të tilla si struktura e atomit, përbërja e bërthamave atomike. Ideja ishte që një elektron nuk është thjesht një top në lëvizje që rrotullohet rreth bërthamës. Kjo është një substancë e turbullt që lëviz sipas ligjeve që ngjasojnë me përhapjen e valëve në hapësirë. Shumë shpejt, kjo ide u shtri në lëvizjen e çdo trupi brendanë përgjithësi, duke shpjeguar se vërejmë vetëm njërën anë të kësaj lëvizjeje, por e dyta nuk manifestohet në të vërtetë. Ne mund të shohim përhapjen e valëve dhe të mos vërejmë lëvizjen e grimcave, ose anasjelltas. Në fakt, të dyja këto anë të lëvizjes ekzistojnë gjithmonë, dhe rrotullimi i një elektroni në orbitë nuk është vetëm lëvizja e vetë ngarkesës, por edhe përhapja e valëve. Kjo qasje është thelbësisht e ndryshme nga modeli planetar i pranuar më parë.
Themeli elementar
Bërthama e një atomi është qendra. Elektronet rrotullohen rreth tij. Çdo gjë tjetër përcaktohet nga vetitë e bërthamës. Është e nevojshme të flasim për një koncept të tillë si përbërja e bërthamës së një atomi nga pika më e rëndësishme - nga ngarkesa. Një atom përmban një numër të caktuar elektronesh që mbartin një ngarkesë negative. Vetë bërthama ka një ngarkesë pozitive. Nga kjo mund të nxjerrim përfundime të caktuara:
- Një bërthamë është një grimcë e ngarkuar pozitivisht.
- Rreth bërthamës është një atmosferë pulsuese e krijuar nga ngarkesat.
- Është bërthama dhe karakteristikat e saj që përcaktojnë numrin e elektroneve në një atom.
Veçoritë e bërthamës
Bakri, qelqi, hekuri, druri kanë të njëjtat elektrone. Një atom mund të humbasë disa elektrone ose edhe të gjitha. Nëse bërthama mbetet e ngarkuar pozitivisht, atëherë ajo është në gjendje të tërheqë sasinë e duhur të grimcave të ngarkuara negativisht nga trupat e tjerë, gjë që do ta lejojë atë të mbijetojë. Nëse një atom humbet një numër të caktuar elektronesh, atëherë ngarkesa pozitive në bërthamë do të jetë më e madhe se pjesa e mbetur e ngarkesave negative. ATNë këtë rast, i gjithë atomi do të fitojë një ngarkesë të tepërt dhe mund të quhet jon pozitiv. Në disa raste, një atom mund të tërheqë më shumë elektrone dhe më pas do të ngarkohet negativisht. Prandaj, mund të quhet jon negativ.
Sa peshon një atom?
Masa e një atomi përcaktohet kryesisht nga bërthama. Elektronet që përbëjnë atomin dhe bërthamën atomike peshojnë më pak se një e mijëta e masës totale. Meqenëse masa konsiderohet një masë e rezervës së energjisë që ka një substancë, ky fakt konsiderohet tepër i rëndësishëm kur studiohet një pyetje e tillë si përbërja e bërthamës atomike.
Radioaktiviteti
Pyetjet më të vështira lindën pas zbulimit të rrezeve X. Elementet radioaktive lëshojnë valë alfa, beta dhe gama. Por një rrezatim i tillë duhet të ketë një burim. Rutherford në 1902 tregoi se një burim i tillë është vetë atomi, ose më saktë, bërthama. Nga ana tjetër, radioaktiviteti nuk është vetëm emetimi i rrezeve, por edhe shndërrimi i një elementi në një tjetër, me veti kimike dhe fizike krejtësisht të reja. Kjo do të thotë, radioaktiviteti është një ndryshim në bërthamë.
Çfarë dimë për strukturën bërthamore?
Pothuajse njëqind vjet më parë, fizikani Prout parashtroi idenë se elementët në tabelën periodike nuk janë forma të rastësishme, por janë kombinime të atomeve të hidrogjenit. Prandaj, mund të pritet që të dy ngarkesat dhe masat e bërthamave të shprehen në terma të ngarkesave të plota dhe të shumëfishta të vetë hidrogjenit. Megjithatë, kjo nuk është plotësisht e vërtetë. Duke studiuar vetitë e atomitbërthamat me ndihmën e fushave elektromagnetike, fizikani Aston vërtetoi se elementët, pesha atomike e të cilëve nuk ishin numra të plotë dhe shumëfish, në fakt, janë një kombinim i atomeve të ndryshme, dhe jo një substancë. Në të gjitha rastet kur pesha atomike nuk është një numër i plotë, ne vëzhgojmë një përzierje izotopësh të ndryshëm. Cfare eshte? Nëse flasim për përbërjen e bërthamës së një atomi, izotopet janë atome me të njëjtën ngarkesë, por me masa të ndryshme.
Ajnshtajni dhe bërthama e atomit
Teoria e relativitetit thotë se masa nuk është një masë me të cilën përcaktohet sasia e materies, por një masë e energjisë që posedon materia. Prandaj, materia mund të matet jo me masë, por me ngarkesën që e përbën këtë lëndë dhe energjinë e ngarkesës. Kur e njëjta ngarkesë i afrohet një tjetre të njëjtë, energjia do të rritet, përndryshe do të ulet. Kjo, natyrisht, nuk do të thotë një ndryshim në çështje. Prandaj, nga ky pozicion, bërthama e një atomi nuk është një burim energjie, por përkundrazi, një mbetje pas lëshimit të tij. Pra, ka disa kontradikta.
Neutrone
Curies, kur u bombarduan me grimca alfa të beriliumit, zbuluan disa rreze të pakuptueshme që, duke u përplasur me bërthamën e një atomi, e zmbrapsin atë me forcë të madhe. Megjithatë, ata janë në gjendje të kalojnë nëpër një trashësi të madhe të lëndës. Kjo kontradiktë u zgjidh nga fakti se grimca e dhënë doli të kishte një ngarkesë elektrike neutrale. Prandaj, ai u quajt neutron. Falë kërkimeve të mëtejshme, rezultoi se masa e neutronit është pothuajse e njëjtë me atë të protonit. Në përgjithësi, neutroni dhe protoni janë tepër të ngjashëm. Me konsideratëNga ky zbulim ishte definitivisht e mundur të vërtetohej se përbërja e bërthamës së një atomi përfshin si protone ashtu edhe neutrone, dhe në sasi të barabarta. Gjithçka ra gradualisht në vend. Numri i protoneve është numri atomik. Pesha atomike është shuma e masave të neutroneve dhe protoneve. Një izotop mund të quhet gjithashtu një element në të cilin numri i neutroneve dhe protoneve nuk do të jetë i barabartë me njëri-tjetrin. Siç u diskutua më lart, në një rast të tillë, megjithëse elementi mbetet në thelb i njëjtë, vetitë e tij mund të ndryshojnë ndjeshëm.
