Maddənin tərkibini öyrənən elm adamları belə nəticəyə gəliblər ki, bütün maddələr molekullardan və atomlardan ibarətdir. Uzun müddət atom (yunan dilindən "bölünməz" kimi tərcümə olunur) maddənin ən kiçik struktur vahidi hesab olunurdu. Bununla belə, sonrakı tədqiqatlar göstərdi ki, atom mürəkkəb bir quruluşa malikdir və öz növbəsində daha kiçik hissəcikləri ehtiva edir.
Atom nədən ibarətdir?
1911-ci ildə alim Rezerford atomun müsbət yüklü mərkəzi hissəyə malik olduğunu irəli sürdü. Atom nüvəsi anlayışı ilk dəfə belə ortaya çıxdı.
Rezerfordun planetar model adlanan sxeminə görə, atom nüvədən və mənfi yüklü elementar hissəciklərdən ibarətdir - elektronlar, planetlərin Günəş ətrafında fırlanması kimi.
1932-ci ildə başqa bir alim Çadvik elektrik yükü olmayan neytronu kəşf etdi.
Müasir anlayışlara görə, atom nüvəsinin quruluşu Rezerfordun təklif etdiyi planetar modelə uyğun gəlir. Nüvə içəriyə aparılıratom kütləsinin çox hissəsidir. Onun da müsbət yükü var. Atom nüvəsində protonlar - müsbət yüklü hissəciklər və neytronlar - yük daşımayan hissəciklər var. Proton və neytronlara nuklonlar deyilir. Mənfi yüklü hissəciklər - elektronlar - nüvə ətrafında orbitdədir.
Nüvədəki protonların sayı orbitdə hərəkət edən elektronların sayına bərabərdir. Deməli, atom özü yük daşımayan bir hissəcikdir. Əgər atom başqalarının elektronlarını tutursa və ya öz elektronunu itirirsə, o zaman müsbət və ya mənfi olur və ion adlanır.
Elektronlar, protonlar və neytronlar birlikdə atom altı hissəciklər adlanır.
Atom nüvəsinin yükü
Nüvənin yük nömrəsi Z var. O, atom nüvəsini təşkil edən protonların sayı ilə müəyyən edilir. Bu məbləği tapmaq sadədir: Mendeleyevin dövri sisteminə müraciət etmək kifayətdir. Bir atomun aid olduğu elementin atom nömrəsi nüvədəki protonların sayına bərabərdir. Beləliklə, oksigen kimyəvi elementi 8 seriya nömrəsinə uyğundursa, protonların sayı da səkkizə bərabər olacaqdır. Bir atomda proton və elektronların sayı eyni olduğundan, səkkiz elektron da olacaq.
Neytronların sayı izotopik ədəd adlanır və N hərfi ilə işarələnir. Onların sayı eyni kimyəvi elementin atomunda dəyişə bilər.
Nüvədəki proton və elektronların cəmi atomun kütlə nömrəsi adlanır və A hərfi ilə işarələnir. Beləliklə, kütlə sayının hesablanması düsturu belə görünür: A=Z+N.
İzotoplar
Elementlərin bərabər sayda proton və elektron, lakin fərqli sayda neytron olduğu halda, onlara kimyəvi elementin izotopları deyilir. Bir və ya bir neçə izotop ola bilər. Onlar dövri sistemin eyni xanasına yerləşdirilib.
İzotopların kimya və fizikada böyük əhəmiyyəti var. Məsələn, hidrogenin izotopu - deuterium - oksigenlə birlikdə tamamilə yeni bir maddə verir ki, bu da ağır su adlanır. Onun adi haldan fərqli qaynama və donma nöqtəsi var. Deyteriumun başqa bir hidrogen izotopu - tritium ilə birləşməsi termonüvə birləşmə reaksiyasına səbəb olur və böyük miqdarda enerji yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.
Nüvənin və atom altı hissəciklərin kütləsi
Atomların və atom altı hissəciklərin ölçüləri və kütlələri insan anlayışlarında əhəmiyyətsizdir. Nüvələrin ölçüsü təxminən 10-12sm-dir. Atom nüvəsinin kütləsi fizikada sözdə atom kütlə vahidləri ilə ölçülür - amu
Bir amu üçün bir karbon atomunun kütləsinin on ikidə birini götürün. Adi ölçü vahidlərindən (kiloqram və qram) istifadə edərək kütləni aşağıdakı kimi ifadə etmək olar: 1 a.m.u.=1, 660540 10-24g. Bu şəkildə ifadə edildikdə, o, mütləq atom kütləsi adlanır.
Atom nüvəsinin atomun ən kütləvi komponenti olmasına baxmayaraq, onu əhatə edən elektron buluduna nisbətən ölçüləri olduqca kiçikdir.
Nüvə Qüvvələri
Atom nüvələri son dərəcə sabitdir. Bu o deməkdir ki, proton və neytronlar bəzi qüvvələr tərəfindən nüvədə saxlanılır. Deyilelektromaqnit qüvvələri ola bilər, çünki protonlar eyni yüklü hissəciklərdir və eyni yüklü hissəciklərin bir-birini itələdiyi məlumdur. Qravitasiya qüvvələri nuklonları bir yerdə saxlamaq üçün çox zəifdir. Buna görə də, hissəciklər nüvədə fərqli qarşılıqlı təsir - nüvə qüvvələri tərəfindən saxlanılır.
Nüvə qarşılıqlı təsiri təbiətdə mövcud olanların ən güclüsü hesab olunur. Buna görə də atom nüvəsinin elementləri arasında bu tip qarşılıqlı təsir güclü adlanır. O, bir çox elementar hissəciklərdə, eləcə də elektromaqnit qüvvələrində mövcuddur.
Nüvə qüvvələrinin xüsusiyyətləri
- Qısa fəaliyyət. Nüvə qüvvələri, elektromaqnit qüvvələrindən fərqli olaraq, nüvənin ölçüsü ilə müqayisə edilə bilən çox kiçik məsafələrdə özünü göstərir.
- Şarj müstəqilliyi. Bu xüsusiyyət nüvə qüvvələrinin proton və neytronlara bərabər şəkildə təsir etməsində özünü göstərir.
- Doyma. Nüvənin nuklonları yalnız müəyyən sayda digər nuklonlarla qarşılıqlı əlaqədə olur.
Əsas Bağlayıcı Enerji
Güclü qarşılıqlı təsir anlayışı ilə başqa bir şey sıx bağlıdır - nüvələrin bağlanma enerjisi. Nüvə bağlayıcı enerji, bir atom nüvəsini onun tərkib nuklonlarına bölmək üçün tələb olunan enerji miqdarıdır. Bu, ayrı-ayrı hissəciklərdən nüvə yaratmaq üçün tələb olunan enerjiyə bərabərdir.
Nüvənin bağlanma enerjisini hesablamaq üçün atom altı hissəciklərin kütləsini bilmək lazımdır. Hesablamalar göstərir ki, nüvənin kütləsi həmişə onu təşkil edən nuklonların cəmindən azdır. Kütləvi qüsur arasındakı fərqdirnüvənin kütləsi və onun proton və elektronlarının cəmi. Kütlə və enerji arasındakı əlaqə haqqında Eynşteyn düsturundan (E=mc2) istifadə edərək, nüvənin əmələ gəlməsi zamanı yaranan enerjini hesablaya bilərsiniz.
Nüvənin bağlanma enerjisinin gücünü aşağıdakı misalla qiymətləndirmək olar: bir neçə qram heliumun əmələ gəlməsi bir neçə ton kömürün yanması qədər enerji verir.
Nüvə reaksiyaları
Atomların nüvələri digər atomların nüvələri ilə qarşılıqlı əlaqədə ola bilər. Belə qarşılıqlı təsirlərə nüvə reaksiyaları deyilir. İki növ reaksiya var.
- Bölünmə reaksiyaları. Onlar qarşılıqlı təsir nəticəsində daha ağır nüvələr daha yüngül nüvələrə parçalandıqda baş verir.
- Sintez reaksiyaları. Bu proses parçalanmanın əksidir: nüvələr toqquşur və bununla da daha ağır elementlər əmələ gəlir.
Bütün nüvə reaksiyaları sonradan sənayedə, hərbidə, enerjidə və sairdə istifadə olunan enerjinin buraxılması ilə müşayiət olunur.
Atom nüvəsinin tərkibi ilə tanış olaraq aşağıdakı nəticələrə gələ bilərik.
- Atom proton və neytronlardan və onun ətrafında elektronlardan ibarət nüvədən ibarətdir.
- Atomun kütlə nömrəsi onun nüvəsindəki nuklonların cəminə bərabərdir.
- Nuklonlar güclü qüvvə tərəfindən bir yerdə tutulur.
- Atom nüvəsini sabit saxlayan nəhəng qüvvələrə nüvə bağlanma enerjiləri deyilir.
