Барлық материя элементтерден тұрады. Бірақ неге айналамызда бәрі басқаша? Жауап кішкентай бөлшектермен байланысты. Оларды протондар деп атайды. Теріс заряды бар электрондардан айырмашылығы, бұл элементар бөлшектер оң зарядқа ие. Бұл бөлшектер қандай және олар қалай жұмыс істейді?
Протондар барлық жерде
Қай элементар бөлшек оң зарядқа ие? Қолмен ұстауға, көруге және сезуге болатын барлық нәрсе қатты, сұйық және газдарды құрайтын ең кішкентай құрылыс блоктары атомдардан тұрады. Олар жақынырақ қарау үшін тым кішкентай, бірақ олар сіздің компьютеріңіз, ішетін суыңыз және тіпті тыныс алатын ауа сияқты заттарды құрайды. Атомдардың көптеген түрлері бар, соның ішінде оттегі, азот және темір. Осы түрлердің әрқайсысы элементтер деп аталады.
Олардың кейбіреулері газдар (оттегі). Никель элементі күміс түсті. Басқалар да баросы ұсақ бөлшектерді бір-бірінен ажырататын белгілер. Бұл элементтердің айырмашылығы неде? Жауап қарапайым: олардың атомдарында протондар саны әртүрлі. Бұл элементар бөлшек оң зарядқа ие және атомның ортасында орналасқан.
Барлық атомдар бірегей
Атомдар өте ұқсас, бірақ протондардың әртүрлі саны оларды бірегей элемент түріне айналдырады. Мысалы, оттегі атомында 8 протон бар, сутегі атомында 1 ғана, алтын атомында 79. Атом туралы оның протондарын санау арқылы ғана көп нәрсе айтуға болады. Бұл элементар бөлшектер ядроның өзінде орналасқан. Алғашында іргелі бөлшек деп есептелді, алайда соңғы зерттеулер протондар кварк деп аталатын кішірек ингредиенттерден тұратынын көрсетті.
Протон дегеніміз не?
Қай элементар бөлшек оң зарядқа ие? Бұл протон. Бұл әрбір атомның ядросында болатын субатомдық бөлшектің атауы. Шын мәнінде, әрбір атомдағы протондар саны атомдық нөмір болып табылады. Соңғы уақытқа дейін ол негізгі бөлшек болып саналды. Дегенмен, жаңа технологиялар протонның кварктар деп аталатын кішірек бөлшектерден тұратынын ашуға әкелді. Кварк - жақында ғана ашылған материяның негізгі бөлігі.
Протондар қайдан пайда болады?
Оң зарядты элементар бөлшек,протон деп атайды. Бұл элементтер тұрақсыз нейтрондардың пайда болуы нәтижесінде түзілуі мүмкін. Шамамен 900 секундтан кейін ядродан секірген нейтрон атомның басқа элементар бөлшектеріне: протонға, электронға және антинейтриноға ыдырайды.
Нейтроннан айырмашылығы бос протон тұрақты. Бос протондар бір-бірімен әрекеттескенде сутегі молекулаларын түзеді. Біздің күніміз, ғаламдағы басқа жұлдыздар сияқты, негізінен сутегі. Протон - заряды +1 болатын ең кішкентай элементар бөлшек. Электронның заряды -1, ал нейтронның заряды мүлдем жоқ.
Субатомдық бөлшектер: орны мен заряды
Элементтер атом құрылысымен сипатталады, субатомдық элементар бөлшектерден тұрады: протондар, нейтрондар және электрондар. Алғашқы екі топ атомның ядросында (ортасында) орналасқан және массасы бір атомдық массаға ие. Электрондар ядроның сыртында, «қабықшалар» деп аталатын аймақтарда орналасады. Олардың салмағы дерлік жоқ. Атомдық массаны есептегенде тек протондар мен нейтрондарға назар аударылады. Атомның массасы олардың қосындысы.
Молекуладағы барлық атомдардың атомдық массасын қорытындылау арқылы атомдық масса бірліктерімен (далтондар деп аталатын) көрсетілген молекулалық массаны бағалауға болады. Ауыр бөлшектердің (нейтрон, протон) әрқайсысының бір атомдық массасы бар, сондықтан гелий атомы (He), олекі протон, екі нейтрон және екі электрон бар, салмағы шамамен төрт атомдық массалық бірлік (екі протон плюс екі нейтрон). Орналасқан жері мен массасына қосымша әрбір субатомдық бөлшектің «заряд» деп аталатын қасиеті бар. Ол "оң" немесе "теріс" болуы мүмкін.
Зарядтары бірдей элементтер бір-бірін шағылыстыруға бейім, ал зарядтары қарама-қарсы заттар бір-бірін тартуға бейім. Қандай элементар бөлшектің оң заряды бар? Бұл протон. Нейтрондардың заряды мүлдем жоқ, бұл ядроға жалпы оң заряд береді. Әрбір электронның теріс заряды бар, оның күші протонның оң зарядына тең. Ядроның электрондары мен протондары бір-біріне тартылады және бұл Айды Жердің орбитасында ұстап тұратын ауырлық күшіне ұқсас атомды ұстап тұратын күш.
Тұрақты субатомдық бөлшек
Қай элементар бөлшек оң зарядқа ие? Жауап белгілі: протон. Сонымен қатар, ол электронның бірлік зарядына шамасы бойынша тең. Алайда оның тыныштықтағы массасы 1,67262 × 10-27 кг, бұл электронның массасынан 1836 есе көп. Протондар нейтрондар деп аталатын электрлік бейтарап бөлшектермен бірге сутегінен басқа барлық атом ядроларын құрайды. Берілген химиялық элементтің әрбір ядросында протондар саны бірдей болады. Бұл элементтің атомдық нөмірі оның периодтық жүйедегі орнын анықтайды.
Протонның ашылуы
Оң зарядты элементар бөлшек протон болып табылады, оның ашылуы атом құрылысын ең алғашқы зерттеулерден басталады. Иондалған газ тәріздес атомдар мен молекулалардың ағындарын зерттегенде, олардан электрондары жойылған, массасы сутегі атомына тең оң бөлшек анықталды. Эрнест Резерфорд (1919) азот альфа бөлшектерімен бомбаланғанда сутегі сияқты көрінетін нәрсені шығаратынын көрсетті. 1920 жылы ол сутегі ядроларынан элементар бөлшекті бөліп алып, оны протон деп атады.
20 ғасырдың аяғындағы жоғары энергиялы бөлшектер физикасы бойынша зерттеулер субатомдық бөлшектер тобының ішіндегі протонның табиғатын құрылымдық түсінуді жақсартты. Протондар мен нейтрондар кішірек бөлшектерден тұратыны және бариондар ретінде жіктелетіні көрсетілді - кварктар деп аталатын заттың үш элементар бірлігінен тұратын бөлшектер.
Субатомдық бөлшек: үлкен біртұтас теорияға қарай
Атом – белгілі бір элемент болып табылатын материяның кішкене бөлігі. Біраз уақыттан бері ол бар болуы мүмкін материяның ең кішкентай бөлігі деп есептелді. Бірақ 19 ғасырдың аяғы мен 20 ғасырдың басында ғалымдар атомдардың белгілі бір субатомдық бөлшектерден тұратынын және қандай элемент болса да, бірдей субатомдық бөлшектер атомды құрайтынын анықтады. Әртүрлі субатомдық бөлшектердің саны өзгеретін жалғыз нәрсе.
Қазір ғалымдар субатомдық бөлшектердің көп екенін мойындады. Бірақ химияда табысты болу үшін сізге тек үш негізгі мәселемен айналысу керек: протондар, нейтрондар және электрондар. Материяны екі жолдың бірімен электрлік зарядтауға болады: оң немесе теріс.
Оң зарядты элементар бөлшек қалай аталады? Жауап қарапайым: протон, ол оң зарядтың бір бірлігін алып жүреді. Ал теріс зарядталған электрондардың болуына байланысты атомның өзі бейтарап. Кейде кейбір атомдар электрондарды алуы немесе жоғалтуы және заряд алуы мүмкін. Бұл жағдайда олар иондар деп аталады.
Атомның элементар бөлшектері: реттелген жүйе
Атом тұрақтылықты қамтамасыз ететін және материяның барлық қасиеттеріне жауап беретін жүйелі және реттелген құрылымға ие. Бұл субатомдық бөлшектерді зерттеу жүз жылдан астам уақыт бұрын басталды және қазір біз олар туралы көп нәрсені білеміз. ғалымдар атомның көп бөлігі бос және «электрондармен» аз қоныстанғанын анықтады. Олар атомның жалпы массасының 99,99% құрайтын орталық ауыр бөліктің айналасында айналатын теріс зарядты жеңіл бөлшектер. Электрондардың табиғатын анықтау оңайырақ болды, бірақ көптеген зеректік зерттеулерден кейін ядрода оң протондар мен бейтарап нейтрондар бар екені белгілі болды.
Әлемдегі әрбір бірлік атомдардан тұрады
Материя қасиеттерінің көпшілігін түсінудің кілті мынада: біздің ғаламдағы әрбір бірлік атомдардан тұрады. Табиғатта кездесетін атомдардың 92 түрі бар және олар бізді қоршаған күрделі әлемді құру үшін молекулаларды, қосылыстарды және басқа заттардың түрлерін құрайды. «Атом» атауы «бөлінбейтін» дегенді білдіретін гректің átomos сөзінен шыққанымен, қазіргі физика оның заттың соңғы құрылыс материалы емес екенін және шын мәнінде субатомдық бөлшектерге «бөлінетінін» көрсетті. Олар бүкіл әлемді құрайтын нағыз іргелі құрылымдар.
