Materiyanın quruluşunun fizikası ilk dəfə Cozef J. Tomson tərəfindən ciddi şəkildə öyrənilmişdir. Ancaq bir çox suallar cavabsız qaldı. Bir müddət sonra E. Rezerford atomun quruluşunun modelini formalaşdıra bildi. Məqalədə onu kəşfə aparan təcrübəni nəzərdən keçirəcəyik. Maddənin quruluşu fizika dərslərində ən maraqlı mövzulardan biri olduğundan onun əsas cəhətlərini təhlil edəcəyik. Atomun nədən ibarət olduğunu öyrənirik, içindəki elektronların, protonların, neytronların sayını necə tapmağı öyrənirik. Gəlin izotoplar və ionlar anlayışı ilə tanış olaq.
Elektronun kəşfi
1897-ci ildə ingilis alimi Cozef Con Tomson (onun portreti aşağıda göstərilə bilər) elektrik cərəyanını, yəni qazlarda yüklərin yönəldilmiş hərəkətini tədqiq etmişdir. O dövrdə fizika artıq maddənin molekulyar quruluşunu bilirdi. Məlum idi ki, bütün cisimlər molekullardan, ikincilər isə atomlardan ibarətdir.
Tomson müəyyən şərtlər altında qaz atomlarının mənfi yüklü hissəciklər buraxdığını kəşf etdi (qel <0). Onlara elektronlar deyilir. Atom neytraldır, yəni elektronlar ondan uçarsa, müsbət hissəciklər də orada olmalıdır. Atomun "+" işarəsi olan hissəsi nədir? Mənfi yüklü elektronla necə qarşılıqlı əlaqədə olur? Atomun kütləsini nə müəyyənləşdirir? Bütün bu suallara başqa bir alim cavab verə bilər.
Ruterford təcrübəsi
1911-ci ildə fizika artıq maddənin quruluşu haqqında ilkin məlumata malik idi. Ernest Ruterford bu gün atom nüvəsi dediyimiz şeyi kəşf etdi.
Qəribə xüsusiyyətə malik olan maddələr var: onlar özbaşına müxtəlif zərrəciklər yayırlar, həm müsbət, həm də mənfi. Belə maddələr radioaktiv adlanır. Müsbət yüklü elementləri Ruterford alfa hissəcikləri (α-hissəcikləri) adlandırdı.
Onların iki elementar yükə bərabər "+" yükü var (qα=+2e). Elementlərin çəkisi təxminən dörd hidrogen atomunun kütləsinə bərabərdir. Ruterford alfa hissəcikləri yayan radioaktiv preparat götürdü və onların axını ilə nazik qızıl təbəqəni (folqa) bombaladı.
O, α-elementlərin əksəriyyətinin metal atomlarından keçərkən istiqamətlərini çətinliklə dəyişdirdiyini aşkar etdi. Amma geriyə sapanlar çox azdır. Bu niyə baş verir? Maddənin quruluşunun fizikasını bilməklə cavab verə bilərik: çünki içəridəqızıl atomları, hər hansı digər kimi, alfa hissəciklərini dəf edən müsbət elementlər var. Bəs niyə bu yalnız çox az elementlə baş verir? Çünki atomun müsbət yüklü hissəsinin ölçüsü özündən çox kiçikdir. Ruterford bu nəticəyə gəldi. O, atomun müsbət yüklü hissəsini nüvə adlandırdı.
Atomun cihazı
Maddənin quruluşunun fizikası: Molekullar elektronlarla əhatə olunmuş kiçik müsbət yüklü hissədən (nüvə) ibarət atomlardan ibarətdir. Atomun neytrallığı elektronların ümumi mənfi yükünün müsbətə - nüvəyə bərabər olması ilə izah olunur. qnüvə + qel=0. Nə üçün elektronlar nüvəyə düşmür, çünki onlar cəlb olunurlar? Bu suala cavab vermək üçün Ruterford planetlərin günəş ətrafında hərəkət etməsi və onunla toqquşmaması kimi fırlanmalarını təklif etdi. Bu sistemin sabit olmasına imkan verən hərəkətdir. Rezerfordun atom modeli planetar adlanır.
Atom neytraldırsa və içindəki elektronların sayı tam ədəd olmalıdırsa, nüvənin yükü artı işarəsi ilə bu qiymətə bərabərdir. qnüvələr=+ze. z neytral atomdakı elektronların sayıdır. Bu vəziyyətdə ümumi ödəniş sıfırdır. Bir atomdakı elektronların sayını necə tapmaq olar? Elementlərin dövri cədvəlindən istifadə etməlisiniz. Atomun ölçüləri 10-10 m, nüvələr isə 100 min dəfə kiçikdir - 10-15 m.
Təsəvvür edək ki, nüvənin ölçüsünü 1 metrə qədər artırdıq. Bərk bir cisimdə atomlar arasındakı məsafə təxminən özlərinin ölçüsünə bərabərdir, yəni ölçülər100 km olan 105 qədər artacaq. Yəni, atom praktiki olaraq boşdur, ona görə də alfa hissəcikləri, demək olar ki, heç bir əyilmə olmadan əsasən folqa vasitəsilə uçur.
Nüvənin quruluşu
Maddənin quruluşunun fizikası elədir ki, nüvə iki növ hissəcikdən ibarətdir. Onlardan bəziləri müsbət yüklüdür. Üç elektronu olan bir atomu nəzərə alsaq, onun daxilində müsbət yüklü üç hissəcik var. Onlara protonlar deyilir. Digər elementlərin elektrik yükü yoxdur - neytronlar.
Proton və neytronun kütlələri təxminən bərabərdir. Hər iki hissəcik elektrondan qat-qat böyük çəkiyə malikdir. mproton ≈ 1837mel. Eyni şey neytron kütləsinə də aiddir. Buradan nəticə çıxır: müsbət və neytral yüklü hissəciklərin çəkisi atomun kütləsini təyin edən amildir. Proton və neytronların ümumi adı var - nuklonlar. Atomun çəkisi onların sayı ilə müəyyən edilir ki, bu da nüvənin kütlə sayı adlanır. Biz atomdakı elektronların sayını z hərfi ilə qeyd etdik, lakin o, neytral olduğundan müsbət və mənfi hissəciklərin sayı uyğun olmalıdır. Buna görə də z proton və ya yük nömrəsi adlanır.
Kütlə və yük sayını bilsək, o zaman neytronların sayını N tapa bilərik. N=A - z. Nüvədə neçə nuklon və proton olduğunu necə tapmaq olar? Belə çıxır ki, dövri cədvəldə hər bir elementin yanında kimyaçıların nisbi atom kütləsi adlandırdıqları bir ədəd var.
Bunu yuvarlaqlaşdırsaq, bundan başqa heç nə almayacağıqkütlə sayı və ya nüvədəki nuklonların sayı (A). Elementin atom nömrəsi protonların sayıdır (z). A və z-ni bilməklə N - neytronların sayını tapmaq asandır. Atom neytraldırsa, elektron və protonların sayı bərabərdir.
İzotoplar
Protonların sayı eyni olan nüvə növləri var, lakin neytronların sayı fərqli ola bilər (eyni kimyəvi element deməkdir). Onlara izotoplar deyilir. Təbiətdə müxtəlif növ atomlar qarışıqdır, ona görə də kimyaçılar orta kütləni ölçürlər. Buna görə də dövri cədvəldə atomun nisbi çəkisi həmişə kəsr ədəddir. Neytral atomdan elektron çıxarılarsa və ya əksinə, əlavə bir atom yerləşdirilərsə, onunla nə baş verəcəyini anlayaq.
İonlar
Neytral litium atomunu nəzərdən keçirək. Bir nüvə var, iki elektron bir qabıqda, üçü digərində yerləşir. Əgər onlardan birini götürsək, müsbət yüklü nüvə əldə edirik. qnüvələr =3-cü. Elektronlar üç elementar yükdən yalnız ikisini kompensasiya edir və biz müsbət ion alırıq. O, aşağıdakı kimi təyin edilmişdir: Li+. İon elektronların sayının nüvədəki protonların sayından az və ya çox olduğu bir atomdur. Birinci halda, müsbət bir iondur. Əlavə bir elektron əlavə etsək, onda onlardan dördü olacaq və biz mənfi ion alacağıq (Li-). Maddənin quruluşunun fizikası belədir. Beləliklə, neytral atom iondan onunla fərqlənir ki, onun içindəki elektronlar nüvənin yükünü tamamilə kompensasiya edir.
