Ka athomo ho theosa le lilemo - karolo ea 3

Mohlala oa lipolanete oa Rutherford oa athomo o ne o le haufi le 'nete ho feta "pudding ea morara o omisitsoeng" oa Thomson. Leha ho le joalo, bophelo ba khopolo ena bo ile ba nka lilemo tse peli feela, empa pele ho bua ka mohlahlami, ke nako ea ho manolla liphiri tse latelang tsa athomo.

1. Li-isotopi tsa hydrogen: prot e tsitsitseng le deuterium le tritium ea radioactive (setšoantšo: BruceBlaus/Wikimedia Commons).

ho phatloha ha nyutlelie

Ho sibolloa ha ketsahalo ea radioactivity, e ileng ea tšoaea qaleho ea ho manolla liphiri tsa athomo, qalong ho ne ho sokela motheo oa k'hemistri - molao oa periodicity. Ka nako e khuts'oane, ho ile ha fumanoa lintho tse ngata tsa radioactive. Tse ling tsa tsona li ne li e-na le lik'hemik'hale tse tšoanang, ho sa tsotellehe boima bo fapaneng ba athomo, ha tse ling, tse nang le boima bo tšoanang, li ne li e-na le thepa e sa tšoaneng. Ho feta moo, sebakeng sa tafole ea periodic moo ba neng ba lokela ho beoa ka lebaka la boima ba bona, ho ne ho se na sebaka se lekaneng sa ho ba amohela kaofela. Tafole ea nakoana e ile ea lahleha ka lebaka la lintho tse ngata tse sibolotsoeng.

2. Replica ea J.J. Thompson's 1911 mass spectrometer (setšoantšo: Jeff Dahl/Wikimedia Commons)

khubu ea athomo

Sena ke 10-100 sekete. nako tse nyane hofeta athomo kaofela. Haeba khubu ea athomo ea hydrogen e ne e ka atolosoa ho lekana le bolo e bophara ba 1 cm ’me e behoa bohareng ba lebala la bolo, joale elektrone (e nyenyane ho feta hlooho ea phini) e ne e tla ba haufi le sepheo. (ho feta 50 m).

Hoo e ka bang boima bohle ba athomo bo tsepamisitsoe khubung, mohlala, bakeng sa khauta ke hoo e ka bang 99,98%. Ak'u nahane ka cube ea tšepe ena e boima ba lithane tse 19,3. Tsohle li-nuclei tsa liathomo khauta e na le palo ea kakaretso e ka tlase ho 1/1000 mm3 (bolo e bophara bo ka tlase ho 0,1 mm). Ka hona, athomo ha e na letho ka mokhoa o tšabehang. Babali ba tlameha ho bala boima ba lisebelisoa tsa motheo.

Tharollo ea bothata bona e ile ea fumanoa ka 1910 ke Frederick Soddy. O ile a hlahisa khopolo ea li-isotopes, i.e. mefuta e sa tšoaneng ea ntho e tšoanang e fapaneng ka boima ba eona ba athomo (1). Kahoo, o ile a belaella polelo e 'ngoe ea Dalton - ho tloha ka nako eo ho ea pele, ntho ea lik'hemik'hale ha ea lokela ho ba le liathomo tsa boima bo tšoanang. Khopolo-taba ea isotopic, kamora netefatso ea liteko (mass spectrograph, 1911), le eona e entse hore ho khonehe ho hlalosa boleng ba likaroloana tsa bongata ba athomo ea likarolo tse ling - boholo ba tsona ke motsoako oa li-isotopi tse ngata, le boima ba athomo ke karolelano e boima ea bongata ba tsona kaofela (2).

Likarolo tsa Kernel

E mong oa liithuti tsa Rutherford, Henry Moseley, o ile a ithuta ka X-ray e hlahisoang ke likarolo tse tsebahalang ka 1913. Ho fapana le pono e rarahaneng ea optical, sebopeho sa X-ray se bonolo haholo - ntho e 'ngoe le e' ngoe e ntša maqhubu a mabeli feela, bolelele ba maqhubu a bona a amanang habonolo le tefiso ea nucleus ea athomo.

3. E 'ngoe ea mechine ea X-ray e sebelisoang ke Moseley (setšoantšo: Magnus Manske/Wikimedia Commons)

Sena se ile sa etsa hore ho khonehe ka lekhetlo la pele ho hlahisa palo ea sebele ea likarolo tse teng, hammoho le ho fumana hore na ke tse kae tsa tsona tse ntseng li sa lekana ho tlatsa likheo tafoleng ea periodic (3).

Karolo e nang le tefiso e ntle e bitsoa proton (proton ea Segerike = pele). Bothata bo bong bo ile ba hlaha hang-hang. Boima ba proton bo batla bo lekana le yuniti e le 1. Athe khubu ea athomo sodium e nang le tefiso ea li-unit tse 11 e na le boima ba li-unit tse 23? Ho joalo le ka likarolo tse ling. Sena se bolela hore ho tlameha ho be le likaroloana tse ling tse teng khubung le ho se be le tefiso. Qalong, litsebi tsa fisiks li ne li nahana hore tsena ke liprothone tse tlanngoeng ka matla le lielektrone, empa qetellong ho ile ha pakoa hore ho hlahile karoloana e ncha - neutron (Latin neuter = neutral). Ho sibolloa ha karoloana ena ea motheo (seo ho thoeng ke "litene" tsa motheo tse etsang lintho tsohle) ho entsoe ka 1932 ke setsebi sa fisiks sa Lenyesemane James Chadwick.

Li-proton le li-neutron li ka fetoha tse ling. Litsebi tsa fisiks li hakanya hore ke mefuta ea phatsa e bitsoang nucleon (nucleus ea Selatine = nucleus).

Kaha khubu ea isotope e bonolo ka ho fetisisa ea hydrogen ke proton, ho ka bonoa hore William Prout ka khopolo ea hae ea "hydrogen". kaho ea athomo o ne a sa fosa haholo (bona: “Ka atom ho theosa le lilemo - karolo ea 2”; “Young Technician” No. 8/2015). Qalong, ho bile le ho feto-fetoha pakeng tsa mabitso a proton le "proton".

4. Photocells qetellong - motheo oa mosebetsi oa bona ke phello ea photoelectric (setšoantšo: Ies / Wikimedia Commons)

Ha se tsohle tse lumelletsoeng

Mohlala oa Rutherford ka nako ea ponahalo ea oona o ne o e-na le "congenital decongenital". Ho ea ka melao ea Maxwell ea electrodynamics (e tiisitsoeng ke khaso ea seea-le-moea e seng e ntse e sebetsa ka nako eo), elektrone e tsamaeang ka selikalikoe e lokela ho khantša leqhubu la motlakase.

Ka hona, e lahleheloa ke matla, ka lebaka leo e oelang holim'a nucleus. Tlas'a maemo a tloaelehileng, liathomo ha li khanye (li-spectra li thehoa ha ho futhumatsoa ho ea ho mocheso o phahameng) 'me likoluoa ​​​​tsa athomo ha li hlokomeloe (nako e hakantsoeng ea bophelo ba elektronike e ka tlaase ho milione ea motsotsoana).

Mohlala oa Rutherford o ile oa hlalosa sephetho sa teko ea ho hasanya likaroloana, empa leha ho le joalo ha aa ka a lumellana le 'nete.

Ka 1913, batho ba ile ba "tloaela" taba ea hore matla a microcosm a nkoa 'me a romeloa eseng ka bongata, empa ka likaroloana tse bitsoang quanta. Motheong ona, Max Planck o ile a hlalosa mofuta oa mahlaseli a mahlaseli a hlahisoang ke 'mele o futhumetseng (1900), le Albert Einstein (1905) o ile a hlalosa liphiri tsa phello ea photoelectric, ke hore, ho tsoa ha li-electrone ka tšepe e khanyang (4).

5. Setšoantšo sa diffraction sa lielektrone ho kristale ea tantalum oxide se bontša sebopeho sa eona se lekanang (setšoantšo: Sven.hovmoeller/Wikimedia Commons)

Setsebi sa fisiks sa Denmark se lilemo li 28, Niels Bohr, se ile sa ntlafatsa moetso oa Rutherford oa athomo. O ile a etsa tlhahiso ea hore lielektrone li tsamaee feela ka litsela tse kopanang le maemo a itseng a matla. Ho feta moo, lielektrone ha li ntše mahlaseli ha li ntse li tsamaea, 'me matla a kenngoa feela le ho ntšoa ha a koetsoe pakeng tsa litsela. Maikutlo a ne a hanana le fisiks ea khale, empa liphetho tse fumanoeng motheong oa tsona (boholo ba athomo ea hydrogen le bolelele ba mela ea mabone a eona) li ile tsa fetoha tse lumellanang le liteko. sa tsoa tsoaloa atomu ea mohlala.

Ka bomalimabe, liphetho li ne li sebetsa feela bakeng sa athomo ea hydrogen (empa ha ea ka ea hlalosa litlhaloso tsohle tsa spectral). Bakeng sa lintlha tse ling, liphetho tsa lipalo li ne li sa tsamaellane le 'nete. Kahoo, litsebi tsa fisiks li ne li e-s’o be le mohlala oa khopolo-taba oa athomo.

Liphiri li ile tsa qala ho hlaka ka mor'a lilemo tse leshome le motso o mong. Phatlalatso ea bongaka ea setsebi sa fisiks sa Lefora Ludwik de Broglie e ne e sebetsana le litšobotsi tsa maqhubu a likaroloana. Ho se ho netefalitsoe hore leseli, ho phaella ho litšobotsi tse tloaelehileng tsa leqhubu (diffraction, refraction), e boetse e itšoara joaloka pokello ea likaroloana - li-photon (mohlala, ho thulana ha elastic le li-electrone). Empa lintho tse boima? Tlhahiso ena e ne e bonahala e le toro ea khosana e batlang ho ba setsebi sa fisiks. Leha ho le joalo, ka 1927 ho ile ha etsoa teko e ileng ea tiisa khopolo-taba ea de Broglie - lebone la elektrone le fapane holim'a kristale ea tšepe (5).

Liathomo li tsoa hokae?

Joalo ka motho e mong le e mong: Big Bang. Litsebi tsa fisiks li lumela hore ka ho toba ka karoloana ea motsotsoana ho tloha "zero point" protons, neutron le dieleketerone, ke hore, liathomo constituent, li ile tsa thehoa. Metsotso e seng mekae hamorao (ha bokahohle bo pholile le ho teteana ha lintho ho fokotseha), li-nucleon li ile tsa kopana, tsa etsa khubu ea likarolo tse ling ntle le hydrogen. Palo e kholo ka ho fetisisa ea helium e thehiloe, hammoho le mesaletsa ea lintlha tse tharo tse latelang. Ke feela ka mor'a 100 XNUMX Ka lilemo tse ngata, maemo a ile a lumella ho tlama ha li-electrone ho nuclei - liathomo tsa pele li ile tsa thehoa. Ke ile ka tlameha ho ema nako e telele bakeng sa e latelang. Ho feto-fetoha ha maemo a sa tloaelehang ho ile ha etsa hore ho thehoe li- densities, tseo, ha li ntse li hlaha, li hohela taba e eketsehileng. Kapele, lefifing la bokahohle, linaleli tsa pele li ile tsa chaba.

Ka mor’a lilemo tse ka bang bilione, ba bang ba bona ba ile ba qala ho shoa. Tseleng ya bona ba hlahisitse li-nuclei tsa liathomo tlase ho tshepe. Joale, ha ba e-shoa, ba li hasanya sebakeng seo, ’me linaleli tse ncha tsa tsoaloa moloreng. Tse kholo ka ho fetisisa tsa tsona li bile le qetello e tsotehang. Nakong ea ho phatloha ha supernova, li-nuclei li ile tsa hlaseloa ka likaroloana tse ngata hoo esita le likarolo tse boima ka ho fetisisa li ileng tsa thehoa. Ba thehile linaleli tse ncha, lipolanete, le libopuoa tse ling - bophelo.

Ho netefalitsoe hore ho na le maqhubu a taba. Ka lehlakoreng le leng, elektrone ka athomo e ne e nkoa e le leqhubu le emeng, ka lebaka la hore ha le khantše matla. Matla a maqhubu a lielektrone tse tsamaeang a ile a sebelisoa ho etsa maekorosekopo a elektronike, a ileng a nolofalletsa ho bona liathomo ka lekhetlo la pele (6). Lilemong tse latelang, mosebetsi oa Werner Heisenberg le Erwin Schrödinger (motheong oa khopolo-taba ea Broglie) o ile oa etsa hore ho khonehe ho hlahisa mohlala o mocha oa likhetla tsa elektronike tsa athomo, ka ho feletseng ho itšetlehile ka phihlelo. Empa tsena ke lipotso tse ka ntle ho sebaka sa sengoloa.

Toro ea litsebi tsa alchem ​​e ile ea phethahala

Liphetoho tsa tlhaho tsa radioactive, tseo ho tsona ho theoang likarolo tse ncha, li 'nile tsa tsebahala ho tloha qetellong ea lekholo la 1919. Ka XNUMX, ke ntho eo tlhaho feela e khonang ho e etsa ho fihlela joale. Ernest Rutherford nakong ena o ne a tšoarehile tšebelisanong ea likaroloana le taba. Nakong ea liteko, o ile a hlokomela hore protons e hlaha ka lebaka la ho khantša ka khase ea naetrojene.

Tlhaloso feela ea ketsahalo ena e ne e le karabelo pakeng tsa nuclei ea helium (karoloana le khubu ea isotope ea ntho ena) le naetrojene (7). Ka lebaka leo, ho thehoa oksijene le hydrogen (proton ke khubu ea isotope e bobebe ka ho fetisisa). Toro ea litsebi tsa alchemy ea ho fetola liphatsa tsa lefutso e phethahetse. Lilemong tse mashome tse latelang, ho ile ha hlahisoa likaroloana tse sa fumaneheng tlhahong.

Litokisetso tsa tlhaho tsa mahlaseli a kotsi tse ntšang li-a-particles li ne li se li sa tšoanelehe bakeng sa morero ona (thibelo ea Coulomb ea li-nuclei tse boima e kholo haholo hore karolo e khanyang e ka ba atamela). Li-accelerators, tse fanang ka matla a maholo ho li-isotopes tse boima, li ile tsa fetoha "libōpi tsa alchemical", moo baholo-holo ba litsebi tsa lik'hemik'hale tsa kajeno ba ileng ba leka ho fumana "morena oa tšepe" (8).

Ha e le hantle, ho thoe'ng ka khauta? Hangata litsebi tsa alchemists li ne li sebelisa mercury e le thepa e tala bakeng sa tlhahiso ea eona. E tlameha ho amoheloa hore tabeng ena ba ne ba e-na le "nko" ea sebele. E ne e tsoa ho mercury e sebelisoang ka li-neutron sebakeng sa nyutlelie moo khauta ea maiketsetso e ileng ea fumanoa pele. Sekhechana sa tšepe se ile sa bontšoa ka 1955 Sebokeng sa Atomic sa Geneva.

Setšoantšo sa 6. Liathomo tse holim'a khauta, tse bonahalang setšoantšong ka microscope ea ho hlahloba.

7. Morero oa phetoho ea pele ea motho ea lirafshoa

Litaba tsa katleho ea litsebi tsa fisiks li bile tsa baka moferefere o khutšoanyane oa lichelete tsa lichelete tsa lefats'e, empa litlaleho tsa boralitaba tse tsosang takatso li ile tsa haneloa ke tlhahisoleseding e mabapi le theko ea tšepe e entsoeng ka tsela ena - e theko e boima ka makhetlo a mangata ho feta khauta ea tlhaho. Li-reactors li ke ke tsa nka sebaka sa morafo oa tšepe oa bohlokoa. Empa li-isotopes le likarolo tsa maiketsetso tse hlahisoang ho tsona (bakeng sa merero ea meriana, matla, lipatlisiso tsa saense) li bohlokoa haholo ho feta khauta.

8. Histori ea cyclotron e kopanyang likarolo tse seng kae tsa pele ka mor'a uranium tafoleng ea nakoana (Lawrence Radiation Laboratory, Univesithi ea California, Berkeley, August 1939)

Bakeng sa babali ba ka ratang ho hlahloba lintlha tse hlahisitsoeng temaneng, ke khothaletsa letoto la lihlooho tsa Monghali Tomasz Sowiński. E hlahile ho "Young Technics" ka 2006-2010 (tlas'a sehlooho se reng "Kamoo ba sibolotseng"). Lingoliloeng li fumaneha hape webosaeteng ea mongoli ho:.

Cycle"Ka athomo ka mengwaha» O ile a qala ka khopotso ea hore lekholo le fetileng le ne le atisa ho bitsoa mehla ea athomo. Ehlile, motho a ke ke a hloleha ho hlokomela likatleho tsa mantlha tsa litsebi tsa fisiks le tsa k'hemistri tsa lekholong la bo XNUMX la lilemo ka sebopeho sa taba. Leha ho le joalo, lilemong tsa morao tjena, tsebo ka microcosm e ntse e eketseha ka potlako le ka potlako, ho ntse ho hlahisoa theknoloji e lumellang ho laola liathomo le limolek'hule ka bomong. Sena se re fa tokelo ea ho bolela hore nako ea sebele ea athomo ha e e-so fihle.