አተም የሚለው ስም ከግሪክ "የማይከፋፈል" ተብሎ ተተርጉሟል። በዙሪያችን ያሉ ነገሮች ሁሉ - ጠጣር፣ ፈሳሽ እና አየር - የተገነቡት በቢሊዮኖች ከሚቆጠሩት ከእነዚህ ቅንጣቶች ነው።
ስለ አቶም የስሪት መልክ
አቶም ለመጀመሪያ ጊዜ የታወቀው በ5ኛው መቶ ክፍለ ዘመን ዓክልበ፣ የግሪኩ ፈላስፋ ዴሞክሪተስ ቁስ አካል የሚንቀሳቀሱ ጥቃቅን ቅንጣቶችን ያካትታል ሲል በተናገረ ጊዜ። ግን ከዚያ በኋላ የእነሱን መኖር ስሪት ማረጋገጥ አልተቻለም። እና ማንም ሰው እነዚህን ቅንጣቶች ማየት ባይችልም, ሃሳቡ ተብራርቷል, ምክንያቱም ሳይንቲስቶች በእውነተኛው ዓለም ውስጥ የሚከሰቱትን ሂደቶች የሚያብራሩበት ብቸኛው መንገድ. ስለዚህ, ይህንን እውነታ ከማረጋገጡ ከረጅም ጊዜ በፊት ጥቃቅን ቅንጣቶች መኖራቸውን ያምኑ ነበር.
በ19ኛው ክፍለ ዘመን ብቻ። የአተሞች ልዩ ባህሪያት ያላቸው - ከሌሎች ጋር በጥብቅ በተደነገገው መጠን ውስጥ የመግባት ችሎታ እንደ ትንሹ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች አካል መተንተን ጀመሩ። በ20ኛው መቶ ክፍለ ዘመን መባቻ ላይ አተሞች ከቁስ አካል በጣም ትንሽ የሆኑ ቅንጣቶች እንደሆኑ ይታመን ነበር ይህም በትንንሽ ክፍሎች የተዋቀረ መሆኑ እስኪረጋገጥ ድረስ።
ከሚሰራው የኬሚካል ንጥረ ነገር ምንድነው?
የኬሚካል ንጥረ ነገር አቶም በአጉሊ መነጽር የሚታይ የቁስ አካል ነው። የአተሙ ሞለኪውላዊ ክብደት የዚህ የማይክሮ ፓርት አካል መለያ ባህሪ ሆኗል። የሜንዴሌቭ ወቅታዊ ህግ ግኝት ብቻ ዓይነታቸው የአንድ ጉዳይ የተለያዩ ቅርጾች መሆናቸውን ያረጋግጣል። በጣም ትንሽ ከመሆናቸው የተነሳ በጣም ኃይለኛ የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን ብቻ, ተራ ማይክሮስኮፖችን በመጠቀም ሊታዩ አይችሉም. በአንፃሩ በሰው እጅ ላይ ያለ ፀጉር አንድ ሚሊዮን እጥፍ ይበልጣል።
የአቶም ኤሌክትሮኒካዊ መዋቅር ኒውክሊየስ ያለው ኒውትሮን እና ፕሮቶን እንዲሁም ኤሌክትሮኖች በማዕከሉ ዙሪያ በቋሚ ምህዋር ውስጥ አብዮቶችን የሚያደርጉ እንደ ፕላኔቶች በኮከባቸው ዙሪያ ነው። ሁሉም በኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይል የተያዙ ናቸው, ይህም በአጽናፈ ዓለም ውስጥ ካሉት አራት ዋና ኃይሎች አንዱ ነው. ኒውትሮኖች ገለልተኛ ቻርጅ ያላቸው ቅንጣቶች ናቸው፣ ፕሮቶኖች በአዎንታዊ ቻርጅ እና ኤሌክትሮኖች ደግሞ አሉታዊ ናቸው። የኋለኞቹ በአዎንታዊ ኃይል የተሞሉ ፕሮቶኖች ይሳባሉ፣ ስለዚህ በምህዋሩ ውስጥ የመቆየት አዝማሚያ አላቸው።
አተም መዋቅር
በማዕከላዊው ክፍል የጠቅላላው አቶም አነስተኛውን ክፍል የሚሞላ ኒውክሊየስ አለ። ነገር ግን ጥናቶች እንደሚያሳዩት ከሞላ ጎደል አጠቃላይ (99.9%) በውስጡ ይገኛል። እያንዳንዱ አቶም ፕሮቶን፣ ኒውትሮን፣ ኤሌክትሮኖች አሉት። በእሱ ውስጥ የሚሽከረከሩ ኤሌክትሮኖች ቁጥር ከአዎንታዊ ማዕከላዊ ክፍያ ጋር እኩል ነው. ተመሳሳይ የኒውክሌር ቻርጅ ያላቸው ቅንጣቶች Z ፣ ግን የተለያዩ የአቶሚክ ብዛት A እና በኒውክሊየስ N ውስጥ ያሉት የኒውትሮኖች ብዛት isotopes ይባላሉ ፣ እና ተመሳሳይ A እና የተለያዩ Z እና N ጋር isobars ይባላሉ። ኤሌክትሮን አሉታዊ የሆነ በጣም ትንሹ የቁስ አካል ነው።የኤሌክትሪክ ክፍያ e=1.6 10-19 coulomb. የ ion ክፍያ የጠፉትን ወይም የተገኙትን ኤሌክትሮኖች ብዛት ይወስናል። የገለልተኛ አቶም ወደ ቻርጅ ion የመቀየር ሂደት ionization ይባላል።
አዲሱ የአተም ሞዴል ስሪት
የፊዚክስ ሊቃውንት እስከ ዛሬ ድረስ ሌሎች በርካታ የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶችን አግኝተዋል። የአቱም ኤሌክትሮኒክ መዋቅር አዲስ ስሪት አለው።
ፕሮቶን እና ኒውትሮን ምንም ያህል ትንሽ ቢሆኑ ኳርክስ የሚባሉትን ጥቃቅን ቅንጣቶች ያቀፈ እንደሆነ ይታመናል። ለአተሙ ግንባታ አዲስ ሞዴል ይመሰርታሉ. ሳይንቲስቶች የቀድሞውን ሞዴል መኖሩን የሚያረጋግጡ መረጃዎችን ይሰበስባሉ, ዛሬ ደግሞ የኳርኮችን መኖር ለማረጋገጥ እየሞከሩ ነው.
RTMየወደፊቱ መሳሪያ ነው
የዘመናዊ ሳይንቲስቶች የንጥረ ነገር አቶሚክ ቅንጣቶችን በኮምፒዩተር ሞኒተር ላይ ማየት ይችላሉ፣እንዲሁም ስካንኒንግ ቱኒሊንግ ማይክሮስኮፕ (RTM) በተባለ ልዩ መሳሪያ በመጠቀም ወደ ላይ ያንቀሳቅሷቸዋል።
ይህ ኮምፕዩተራይዝድ መሳሪያ ነው ከቁሱ ወለል ጋር በጣም በቀስታ የሚንቀሳቀስ ጫፍ ያለው። ጫፉ በሚንቀሳቀስበት ጊዜ ኤሌክትሮኖች ከጫፉ እና በላይኛው መካከል ባለው ክፍተት ውስጥ ይንቀሳቀሳሉ. ምንም እንኳን ቁሱ ፍጹም ለስላሳ ቢመስልም ፣ በእውነቱ በአቶሚክ ደረጃ ላይ ያልተስተካከለ ነው። ኮምፒዩተሩ የቁስ አካልን (ገጽታ) ካርታ በመስራት የንጥሎቹን ምስል በመፍጠር ሳይንቲስቶች የአቶምን ባህሪያት ማየት ይችላሉ።
የሬዲዮአክቲቭ ቅንጣቶች
በአሉታዊ መልኩ የተከሰሱ ionዎች በኒውክሊየስ ዙሪያ በበቂ ትልቅ ርቀት ይከብባሉ። የአቶም መዋቅር ሙሉ ነውበእውነቱ ገለልተኛ ነው እና ምንም የኤሌክትሪክ ክፍያ የለውም ምክንያቱም ሁሉም ቅንጣቶች (ፕሮቶኖች፣ ኒውትሮኖች፣ ኤሌክትሮኖች) ሚዛናቸውን የጠበቁ ናቸው።
ራዲዮአክቲቭ አቶም በቀላሉ ሊከፋፈል የሚችል አካል ነው። ማዕከሉ ብዙ ፕሮቶን እና ኒውትሮኖችን ያቀፈ ነው። ብቸኛው ልዩነት አንድ ነጠላ ፕሮቶን ያለው የሃይድሮጅን አቶም ንድፍ ነው. አስኳል በኤሌክትሮኖች ዳመና የተከበበ ነው፣ መሃሉ ላይ እንዲዞሩ የሚያደርጋቸው መስህባቸው ነው። ተመሳሳይ ክፍያ ያላቸው ፕሮቶኖች እርስ በርሳቸው ይጋፈጣሉ።
ይህ ለአብዛኛዎቹ ትናንሽ ቅንጣቶች ብዙ ችግር አይፈጥርም። ነገር ግን አንዳንዶቹ ያልተረጋጉ ናቸው, በተለይም እንደ ዩራኒየም ያሉ ትላልቅ, 92 ፕሮቶኖች አሉት. አንዳንድ ጊዜ የእሱ ማእከል እንዲህ ያለውን ጭነት መቋቋም አይችልም. ራዲዮአክቲቭ ተብለው ይጠራሉ ምክንያቱም ከዋናው ውስጥ ብዙ ቅንጣቶችን ስለሚለቁ። ያልተረጋጋው ኒውክሊየስ ፕሮቶኖችን ካስወገደ በኋላ የተቀሩት ፕሮቶኖች አዲስ ሴት ልጅ ይፈጥራሉ. በአዲሱ ኒውክሊየስ ውስጥ ባለው የፕሮቶኖች ብዛት ላይ ተመስርቶ የተረጋጋ ሊሆን ይችላል ወይም የበለጠ ሊከፋፈል ይችላል. የተረጋጋ የልጅ እምብርት እስኪቀር ድረስ ይህ ሂደት ይቀጥላል።
የአተሞች ባህሪያት
የአቶም አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት በተፈጥሮ ከአንድ ንጥረ ነገር ወደ ሌላ ይለወጣሉ። የሚገለጹት በሚከተሉት ዋና መለኪያዎች ነው።
የአቶሚክ ብዛት። የማይክሮፓርተሎች ዋና ቦታ በፕሮቶን እና በኒውትሮን የተያዘ በመሆኑ ድምር ቁጥራቸውን የሚወስነው በአቶሚክ የጅምላ አሃዶች (amu) ቀመር፡ A=Z + N. ይገለጻል።
አቶሚክ ራዲየስ። ራዲየስ በሜንዴሌቭ ሲስተም ውስጥ ባለው ንጥረ ነገር ቦታ ላይ ይወሰናል, ኬሚካልቦንዶች, የአጎራባች አቶሞች ብዛት እና የኳንተም ሜካኒካል እርምጃ. የዋናው ራዲየስ ከኤለመንቱ ራዲየስ አንድ መቶ ሺህ ጊዜ ያነሰ ነው. የአቶም መዋቅር ኤሌክትሮኖችን አጥፍቶ አዎንታዊ ion ሊሆን ይችላል ወይም ኤሌክትሮኖችን በመጨመር አሉታዊ ion ይሆናል።
በሜንዴሌቭ ወቅታዊ ሥርዓት ውስጥ ማንኛውም የኬሚካል ንጥረ ነገር የተመደበለትን ቦታ ይወስዳል። በሰንጠረዡ ውስጥ ከላይ ወደ ታች ሲንቀሳቀሱ የአቶም መጠን ይጨምራል እና ከግራ ወደ ቀኝ ሲንቀሳቀሱ ይቀንሳል. ከዚህ፣ ትንሹ ንጥረ ነገር ሂሊየም ሲሆን ትልቁ ደግሞ ሲሲየም ነው።
Valency። የአተም ውጫዊ የኤሌክትሮን ሼል የቫሌሽን ሼል ተብሎ የሚጠራ ሲሆን በውስጡ ያሉት ኤሌክትሮኖች ተመሳሳይ ስም አግኝተዋል - ቫልንስ ኤሌክትሮኖች. ቁጥራቸው በኬሚካላዊ ትስስር አማካኝነት አቶም ከሌሎች ጋር እንዴት እንደሚገናኙ ይወስናል. የመጨረሻውን ማይክሮፓራላይን በመፍጠር ዘዴ ውጫዊ የቫሌሽን ዛጎሎቻቸውን ለመሙላት ይሞክራሉ.
የስበት ኃይል፣ መሳሳብ ፕላኔቶችን በመዞሪያቸው እንዲቆይ የሚያደርግ ሃይል ነው፣ ምክንያቱም ከእጅ የሚለቀቁ ነገሮች ወደ ወለሉ ይወድቃሉ። አንድ ሰው የስበት ኃይልን የበለጠ ያስተውላል, ነገር ግን የኤሌክትሮማግኔቲክ እርምጃ ብዙ ጊዜ የበለጠ ኃይለኛ ነው. በአንድ አቶም ውስጥ የሚሞሉ ቅንጣቶችን የሚስብ (ወይም የሚመልስ) ኃይል በውስጡ ካለው የስበት ኃይል 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 እጥፍ ኃያል ነው። ነገር ግን በኒውክሊየስ መሃል ላይ ፕሮቶን እና ኒውትሮኖችን አንድ ላይ ማያያዝ የሚችል የበለጠ ጠንካራ ሃይል አለ።
በኒውክሌይ ውስጥ የሚደረጉ ምላሾች ልክ እንደ ኒውክሌር ኃይል ማመንጫዎች አተሞች የተሰነጠቁ ናቸው። ኤለመንቱ ይበልጥ ክብደት ያለው፣ የእሱ አተሞች የተገነቡት ብዙ ቅንጣቶች ናቸው። በአንድ ኤለመንቱ ውስጥ አጠቃላይ የፕሮቶን እና የኒውትሮን ብዛት ከጨመርን እናገኘዋለንየጅምላ. ለምሳሌ በተፈጥሮ ውስጥ የሚገኘው ዩራኒየም በጣም ከባድ የሆነው ንጥረ ነገር የአቶሚክ ክብደት 235 ወይም 238 ነው።
አተምን ወደ ደረጃዎች በማካፈል
የአንድ አቶም የኢነርጂ ደረጃዎች ኤሌክትሮን በሚንቀሳቀስበት በኒውክሊየስ ዙሪያ ያለው የጠፈር መጠን ነው። በጠቅላላው 7 ምህዋሮች አሉ, በጊዜያዊ ሰንጠረዥ ውስጥ ካለው የክፍለ-ጊዜዎች ብዛት ጋር ይዛመዳል. የኤሌክትሮኑ ከኒውክሊየስ ያለው ቦታ በጣም ርቆ በሄደ መጠን የበለጠ ጉልህ የሆነ የኃይል ክምችት ይኖረዋል። የጊዜ ቁጥሩ በኒውክሊየስ ዙሪያ ያሉትን የአቶሚክ ምህዋሮች ብዛት ያሳያል። ለምሳሌ ፖታሲየም የ 4 ኛው ክፍለ ጊዜ ንጥረ ነገር ነው, ይህም ማለት የአተም 4 የኃይል ደረጃዎች አሉት. የኬሚካል ንጥረ ነገር ብዛት ከክፍያው እና በኒውክሊየስ ዙሪያ ካሉ ኤሌክትሮኖች ብዛት ጋር ይዛመዳል።
አቶም የኃይል ምንጭ ነው
ምናልባት በጣም ታዋቂው የሳይንስ ቀመር የተገኘው በጀርመናዊው የፊዚክስ ሊቅ አንስታይን ነው። ጅምላ የኃይል ዓይነት እንጂ ሌላ አይደለም ብላለች። በዚህ ንድፈ ሃሳብ መሰረት ቁስ አካልን ወደ ሃይል በመቀየር ምን ያህል ሊገኝ እንደሚችል በቀመር ማስላት ይቻላል። የዚህ ለውጥ የመጀመሪያ ተግባራዊ ውጤት አቶሚክ ቦምቦች ለመጀመሪያ ጊዜ በሎስ አላሞስ በረሃ (አሜሪካ) የተፈተኑ እና ከዚያም በጃፓን ከተሞች ላይ የፈነዱ ናቸው። ምንም እንኳን ከፈንጂው ሰባተኛው ብቻ ወደ ሃይል ቢቀየርም፣ የአቶሚክ ቦምብ አውዳሚ ሃይል ግን አስፈሪ ነበር።
አስኳሩ ጉልበቱን እንዲለቅቅ መደርመስ አለበት። ለመከፋፈል ከውጭ ከኒውትሮን ጋር መስራት አስፈላጊ ነው. ከዚያም ኒውክሊየሱ ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል እየለቀቀ ወደ ሁለት ሌሎች ቀለል ያሉ ይለያል። መበስበስ ወደ ሌሎች ኒውትሮኖች እንዲለቀቅ ያደርጋል ፣እና ሌሎች ኒውክሊየስ መከፋፈላቸውን ቀጥለዋል. ሂደቱ ወደ ሰንሰለት ምላሽ ይቀየራል፣ በዚህም ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይል አስከትሏል።
በእኛ ጊዜ የኑክሌር ምላሽን የመጠቀም ጥቅሞች እና ጉዳቶች
ቁስ አካል በሚቀየርበት ወቅት የሚለቀቀው አጥፊ ኃይል የሰው ልጅ የኒውክሌር ኃይል ማመንጫዎችን ለመግራት እየሞከረ ነው። እዚህ፣ የኒውክሌር ምላሽ የሚከናወነው በፍንዳታ መልክ አይደለም፣ ነገር ግን ቀስ በቀስ ሙቀትን እንደተለቀቀ ነው።
የአቶሚክ ኢነርጂ ምርት ጥቅሞቹ እና ጉዳቶቹ አሉት። እንደ ሳይንቲስቶች ገለጻ ስልጣኔያችንን በከፍተኛ ደረጃ ለማስቀጠል ይህን ግዙፍ የሃይል ምንጭ መጠቀም ያስፈልጋል። ነገር ግን በጣም ዘመናዊ የሆኑ እድገቶች እንኳን የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎችን ሙሉ ደህንነት ማረጋገጥ እንደማይችሉ ግምት ውስጥ ማስገባት ይገባል. በተጨማሪም በሃይል ምርት ወቅት የሚመረተው የራዲዮአክቲቭ ቆሻሻ በአግባቡ ካልተከማቸ በዘሮቻችን ላይ ለአስር ሺህ አመታት ሊጎዳ ይችላል።
በቼርኖቤል የኒውክሌር ኃይል ማመንጫ አደጋ ከደረሰ በኋላ፣ ቁጥራቸው እየጨመረ የመጣ ሰዎች የኑክሌር ኃይልን ማምረት ለሰው ልጅ በጣም አደገኛ እንደሆነ አድርገው ይቆጥሩታል። የዚህ ዓይነቱ ብቸኛው አስተማማኝ የኃይል ማመንጫ ፀሐይ ግዙፍ የኒውክሌር ኃይል ያለው ፀሐይ ነው. ሳይንቲስቶች ሁሉንም ዓይነት የፀሐይ ሴሎችን ሞዴሎች በማዘጋጀት ላይ ናቸው፣ እና ምናልባትም በቅርብ ጊዜ ውስጥ የሰው ልጅ ደህንነቱ የተጠበቀ የአቶሚክ ሃይል ማቅረብ ይችላል።
