የቁስን ስብጥር ሲያጠኑ ሳይንቲስቶች ሁሉም ቁስ ሞለኪውሎች እና አተሞች ያቀፈ ነው ወደሚል መደምደሚያ ደርሰዋል። ለረጅም ጊዜ አቶም (ከግሪክኛ "የማይከፋፈል" ተብሎ የተተረጎመ) በጣም ትንሹ የቁስ መዋቅራዊ አሃድ ተደርጎ ይወሰድ ነበር. ሆኖም፣ ተጨማሪ ጥናቶች እንደሚያሳዩት አቶም ውስብስብ መዋቅር እንዳለው እና በተራው ደግሞ ትናንሽ ቅንጣቶችን ያካትታል።
አተም ከምን ተሰራ?
በ1911 ሳይንቲስት ራዘርፎርድ አቶም አዎንታዊ ኃይል ያለው ማዕከላዊ ክፍል እንዳለው ጠቁመዋል። የአቶሚክ አስኳል ጽንሰ-ሐሳብ ለመጀመሪያ ጊዜ የሚታየው በዚህ መንገድ ነው።
የፕላኔታዊ ሞዴል ተብሎ በሚጠራው ራዘርፎርድ እቅድ መሰረት አንድ አቶም ኒውክሊየስ እና ኤሌሜንታሪ ቅንጣቶችን ያቀፈ ሲሆን አሉታዊ ኃይል ያላቸው ኤሌክትሮኖች - ልክ ፕላኔቶች በፀሐይ ዙሪያ እንደሚዞሩ ሁሉ ኤሌክትሮኖች በኒውክሊየስ ዙሪያ የሚንቀሳቀሱ።
በ1932 ሌላ ሳይንቲስት ቻድዊክ ምንም የኤሌክትሪክ ኃይል የሌለው ኒውትሮን የተባለ ቅንጣት አገኙ።
በዘመናዊ ፅንሰ-ሀሳቦች መሰረት፣ የአቶሚክ ኒውክሊየስ አወቃቀር በራዘርፎርድ ከቀረበው የፕላኔቶች ሞዴል ጋር ይዛመዳል። አስኳል ተሸክሟልአብዛኛው የአቶሚክ ስብስብ. በተጨማሪም አዎንታዊ ክፍያ አለው. የአቶሚክ ኒውክሊየስ ፕሮቶን - ፖዘቲቭ ክስ ቅንጣቶች እና ኒውትሮን - ክፍያ የማይሸከሙ ቅንጣቶችን ይዟል። ፕሮቶን እና ኒውትሮን ኑክሊዮኖች ይባላሉ። አሉታዊ የተሞሉ ቅንጣቶች - ኤሌክትሮኖች - በኒውክሊየስ ዙሪያ ይዞራሉ።
በኒውክሊየስ ውስጥ ያሉት የፕሮቶኖች ብዛት በምህዋር ውስጥ ከሚንቀሳቀሱ ኤሌክትሮኖች ብዛት ጋር እኩል ነው። ስለዚህ, አቶም ራሱ ክፍያን የማይሸከም ቅንጣት ነው. አቶም የሌሎችን ኤሌክትሮኖች ከያዘ ወይም የራሱን ቢያጣ እሱ አዎንታዊ ወይም አሉታዊ ይሆናል እና ion ይባላል።
ኤሌክትሮኖች፣ ፕሮቶን እና ኒውትሮኖች በጥቅል የሱባቶሚክ ቅንጣቶች ይባላሉ።
የአቶሚክ አስኳል ክፍያ
አስኳሩ ቻርጅ ቁጥር Z አለው።አቶሚክ ኒዩክሊየስን በሚፈጥሩት ፕሮቶኖች ብዛት ይወሰናል። ይህንን መጠን ማወቅ ቀላል ነው፡ የሜንዴሌቭን ወቅታዊ ስርዓት ብቻ ይመልከቱ። አቶም የሚገኝበት ንጥረ ነገር የአቶሚክ ቁጥር በኒውክሊየስ ውስጥ ካሉት የፕሮቶኖች ብዛት ጋር እኩል ነው። ስለዚህ የኬሚካል ንጥረ ነገር ኦክሲጅን ከመለያ ቁጥር 8 ጋር የሚዛመድ ከሆነ የፕሮቶኖች ብዛትም ከስምንት ጋር እኩል ይሆናል. በአቶም ውስጥ ያሉት የፕሮቶኖች እና ኤሌክትሮኖች ብዛት ተመሳሳይ ስለሆነ ስምንት ኤሌክትሮኖችም ይኖራሉ።
የኒውትሮኖች ብዛት isotopic ቁጥር ይባላል እና በፊደል N ይገለጻል። ቁጥራቸው በተመሳሳዩ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች አቶም ሊለያይ ይችላል።
በኒውክሊየስ ውስጥ ያሉት የፕሮቶን እና ኤሌክትሮኖች ድምር የአቶም ብዛት ይባላል እና በፊደል A ይገለጻል።ስለዚህ የጅምላ ቁጥሩን ለማስላት ቀመሩ ይህን ይመስላል፡- A=Z+N.
ኢሶቶፕስ
ኤለመንቶች እኩል ቁጥር ያላቸው ፕሮቶን እና ኤሌክትሮኖች ነገር ግን የተለያየ የኒውትሮን ቁጥር ሲኖራቸው የኬሚካል ንጥረ ነገር አይሶቶፕ ይባላሉ። አንድ ወይም ከዚያ በላይ isotopes ሊኖሩ ይችላሉ. በፔሪዲክ ሲስተም ተመሳሳይ ሕዋስ ውስጥ ይቀመጣሉ።
ኢሶቶፕስ በኬሚስትሪ እና ፊዚክስ ትልቅ ጠቀሜታ አላቸው። ለምሳሌ ፣ የሃይድሮጂን አይዞቶፕ - ዲዩተሪየም - ከኦክሲጅን ጋር በጥምረት ሙሉ በሙሉ አዲስ ንጥረ ነገር ይሰጣል ፣ እሱም ከባድ ውሃ ይባላል። ከተለመደው የተለየ የመፍላት እና የማቀዝቀዝ ነጥብ አለው. እና ዲዩቴሪየም ከሌላ የሃይድሮጂን አይዞቶፕ - ትሪቲየም ውህደት ወደ ቴርሞኑክሌር ውህደት ይመራል እና ከፍተኛ መጠን ያለው ኃይል ለማመንጨት ይጠቅማል።
የኒውክሊየስ ብዛት እና የሱባቶሚክ ቅንጣቶች
የአተሞች እና የንዑስአቶሚክ ቅንጣቶች መጠን እና ብዛት በሰው ልጅ ፅንሰ-ሀሳብ ውስጥ እዚህ ግባ የሚባል አይደለም። የከርነሎቹ መጠን በግምት 10-12ሴሜ ነው። የአቶሚክ ኒዩክሊየስ ብዛት በፊዚክስ የሚለካው አቶሚክ ብዙ ክፍሎች በሚባሉት - amu
ለአንድ አሙ ከካርቦን አቶም ክብደት አንድ አስራ ሁለተኛውን ይውሰዱ። በተለመደው የመለኪያ አሃዶች (ኪሎግራም እና ግራም) በመጠቀም መጠኑ እንደሚከተለው ሊገለፅ ይችላል-1 am.u.=1, 660540 10-24g. በዚህ መንገድ የተገለጸው ፍፁም አቶሚክ ክብደት ይባላል።
የአቶሚክ አስኳል እጅግ ግዙፍ የሆነው የአቶም አካል ቢሆንም፣ በዙሪያው ካለው የኤሌክትሮን ደመና አንፃር መጠኑ በጣም ትንሽ ነው።
የኑክሌር ኃይሎች
የአቶሚክ ኒዩክሊየሮች እጅግ በጣም የተረጋጉ ናቸው። ይህ ማለት ፕሮቶን እና ኒውትሮን በኒውክሊየስ ውስጥ በአንዳንድ ኃይሎች ተይዘዋል ማለት ነው. አይደለምየኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይሎች ሊኖሩ ይችላሉ ፣ ምክንያቱም ፕሮቶኖች ተመሳሳይ ኃይል ያላቸው ቅንጣቶች ናቸው ፣ እና ተመሳሳይ ቻርጅ ያላቸው ቅንጣቶች እርስ በእርሳቸው እንደሚገፉ ይታወቃል። የስበት ሃይሎች ኑክሊዮኖችን አንድ ላይ ለመያዝ በጣም ደካማ ናቸው. ስለዚህ ቅንጣቶች በኒውክሊየስ ውስጥ በተለያየ መስተጋብር የተያዙ ናቸው - የኑክሌር ኃይሎች።
የኑክሌር መስተጋብር በተፈጥሮ ውስጥ ካሉት ሁሉ በጣም ጠንካራው ተደርጎ ይቆጠራል። ስለዚህ, በአቶሚክ ኒውክሊየስ አካላት መካከል ያለው ይህ አይነት መስተጋብር ጠንካራ ይባላል. እሱ በብዙ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች እና እንዲሁም ኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይሎች ውስጥ ይገኛል።
የኑክሌር ኃይሎች ባህሪዎች
- አጭር እርምጃ። የኑክሌር ሃይሎች ከኤሌክትሮማግኔቲክ ሃይሎች በተለየ መልኩ እራሳቸውን የሚያሳዩት ከኒውክሊየስ መጠን ጋር ሲወዳደር በጣም ትንሽ ርቀቶች ብቻ ነው።
- ነጻነትን ያስከፍሉ። ይህ ባህሪ የኒውክሌር ሃይሎች በፕሮቶን እና በኒውትሮን ላይ እኩል ስለሚሰሩ ነው።
- ሙሌት። የኒውክሊየስ ኒውክሊዮኖች የሚገናኙት ከተወሰኑ ኑክሊዮኖች ጋር ብቻ ነው።
Core Binding Energy
ሌላው ነገር ከጠንካራ መስተጋብር ጽንሰ-ሀሳብ ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው - የኒውክሊየስ አስገዳጅ ኃይል። የኑክሌር ማሰሪያ ሃይል የአቶሚክ ኒዩክሊየስን ወደ ውስጠ ኑክሊዮኖች ለመከፋፈል የሚያስፈልገው የኃይል መጠን ነው። ከተናጥል ቅንጣቶች ኒውክሊየስ ለመፍጠር ከሚያስፈልገው ጉልበት ጋር እኩል ነው።
የኒውክሊየስን አስገዳጅ ሃይል ለማስላት የሱባቶሚክ ቅንጣቶችን ብዛት ማወቅ ያስፈልጋል። ስሌቶች እንደሚያሳዩት የኒውክሊየስ ብዛት ሁል ጊዜ ከተካተቱት ኒውክሊየስ ድምር ያነሰ ነው። የጅምላ ጉድለት በመካከላቸው ያለው ልዩነት ነውየኒውክሊየስ ብዛት እና የፕሮቶኖች እና ኤሌክትሮኖች ድምር። በጅምላ እና በሃይል መካከል ስላለው ግንኙነት (E=mc2) የአንስታይንን ቀመር በመጠቀም ኒውክሊየስ በሚፈጠርበት ጊዜ የሚፈጠረውን ሃይል ማስላት ይችላሉ።
የኒውክሊየስ አስገዳጅ ሃይል ጥንካሬ በሚከተለው ምሳሌ ሊመዘን ይችላል፡- የበርካታ ግራም ሂሊየም መፈጠር የበርካታ ቶን የድንጋይ ከሰል የማቃጠል ያህል ሃይል ይፈጥራል።
የኑክሌር ምላሾች
የአተሞች አስኳል ከሌሎች አተሞች አስኳሎች ጋር መስተጋብር መፍጠር ይችላል። እንደነዚህ ያሉ ግንኙነቶች የኑክሌር ምላሽ ይባላሉ. ሁለት አይነት ምላሾች አሉ።
- Fission ምላሾች። በግንኙነቱ ምክንያት ከባዱ ኒውክሊየሮች ወደ ቀለለ ሲከፋፈሉ ይከሰታሉ።
- የግንኙነት ምላሾች። ሂደቱ የፊስዮን ተቃራኒ ነው፡ አስኳሎች ይጋጫሉ፣ በዚህም ከባድ ንጥረ ነገሮችን ይፈጥራሉ።
ሁሉም የኒውክሌር ምላሾች ከኃይል መለቀቅ ጋር አብረው ይመጣሉ፣ይህም በመቀጠል በኢንዱስትሪ፣በወታደራዊ፣በኃይል እና በመሳሰሉት ጥቅም ላይ ይውላል።
ከአቶሚክ ኒውክሊየስ ስብጥር ጋር በመተዋወቅ የሚከተሉትን ድምዳሜዎች ልንደርስ እንችላለን።
- አቶም ፕሮቶን እና ኒውትሮን እና በዙሪያው ኤሌክትሮኖችን የያዘ አስኳል ይዟል።
- የአንድ አቶም የጅምላ ቁጥር ከኒውክሊየስ ኒውክሊየስ ድምር ጋር እኩል ነው።
- ኑክሎኖች በአንድ ላይ የተያዙት በጠንካራ ሃይሉ ነው።
- የአቶሚክ አስኳል እንዲረጋጋ የሚያደርጉ ግዙፍ ሀይሎች የኑክሌር ማሰሪያ ሃይሎች ይባላሉ።
