wd wp Пошук:
    ⬜

    Атам

    Прадстаўленне атама.

    А́там — электранейтральная часціца, якая складаецца з дадатна зараджанага ядра і адмоўна зараджаных электронаў, якія рухаюцца вакол яго.

    Атам складаецца з масіўнага ядра, якое нясе дадатны электрычны зарад, і некалькіх лягчэйшых электронаў, якія маюць адмоўны электрычны зарад і ўтвараюць вакол ядра электронныя абалонкі. Памеры атама нашмат большыя за памер ядра і вызначаюцца памерамі электронных абалонак. Парадак лінейных памераў атама — 0,1 нм.

    Ядро складаецца з пратонаў і нейтронаў.

    Атамы класіфікуюцца па колькасці пратонаў і нейтронаў у ядры: лік пратонаў Z адпавядае парадкаваму нумару атама ў перыядычнай сістэме Мендзялеева і вызначае яго прыналежнасць да некаторага хімічнага элементу, а лік нейтронаў N – вызначанага ізатопу гэтага элемента. Адзіны стабільны атам, не які змяшчае нейтронаў у ядры – лёгкі вадарод. Лік Z таксама вызначае сумарны станоўчы электрычны зарад (Ze) атамнага ядра і лік электронаў у нейтральным атаме, якое задае яго памер[1].

    Фізічныя і хімічныя ўласцівасці атама вызначаюцца яго будовай, якая апісваецца квантавымі законамі.

    У залежнасці ад кантэксту, гаворачы пра атам, маюць на ўвазе як электранейтральныя атамы, так і іоны згаданага хімічнага элемента, або гавораць пра атам, каб адрозніць нейтральную часціцу рэчыва ад іона, які мае электрычны зарад.

    Гісторыя атамнай тэорыі

    Асноўны артыкул: Атамная тэорыя Слова «атам» было прыдумана ў Старажытнай Грэцыі, гэта слова значыць «недзялімасць». Даўней многія навукоўцы адідвалі тэорыю аб атаме. Толькі ў XIX стагоддзі тэорыя атама была прынята.

    Гістарычныя мадэлі атама

    Квантава-механічная мадэль атама

    Сучасная мадэль атама з’яўляецца развіццём планетарнай мадэлі Бора-Рэзерфорда. Згодна з сучаснай мадэлі, ядро атама складаецца з станоўча зараджаных пратонаў, якія не маюць зарада нейтронаў і акружана адмоўна зараджанымі электронамі. Аднак прадстаўлення квантавай механікі не дазваляюць лічыць, што электроны рухаюцца вакол ядра па колькі-небудзь вызначаным траекторыям (нявызначанасць каардынаты электрона ў атаме можа быць параўнальная з памерамі самога атама).

    Хімічныя ўласцівасці атамаў вызначаюцца канфігурацыяй электроннай абалонкі і апісваюцца квантавай механікай. Становішча атама ў табліцы Мендзялеева вызначаецца электрычным зарадам яго ядра (гэта значыць колькасцю пратонаў), у той час як колькасць нейтронаў прынцыпова не ўплывае на хімічныя ўласцівасці; пры гэтым нейтронаў ў ядры, як правіла, больш, чым пратонаў (гл.: атамнае ядро). Калі атам знаходзіцца ў нейтральным стане, то колькасць электронаў у ім роўна колькасці пратонаў. Асноўная маса атама сканцэнтравана ў ядры, а масавая доля электронаў у агульнай масе атама нязначная (некалькі сотых адсотка масы ядра).

    Масу атама прынята вымяраць ў атамных адзінках масы, роўных 1⁄12 ад масы атама стабільнага ізатопа вугляроду 12C.

    Будова атама

    Субатамныя часціцы

    Хоць слова «атам» у першапачатковым значэнні азначала часціцу, якая не дзеліцца на некалькі меншых, паводле навуковых уяўленняў ён складаецца з больш дробных часціц, названых субатамнымі часціцамі. Атам складаецца з электронаў, пратонаў, усе атамы, акрамя вадароду-1, маюць таксама нейтроны.

    Электрон з’яўляецца самай лёгкай з часціц, якія складаюць атам, з масай

    9 , 11 ∗

    10

    − 31

    {\displaystyle 9,11*10^{-31}}

    \{\displaystyle 9,11*10^\{-31\}\} кг, адмоўным зарадам і памерам, занадта малым для вымярэння сучаснымі метадамі[4]. Эксперыменты па звышдакладным вызначэнні магнітнага моманту электрона (Нобелеўская прэмія 1989 года) паказваюць, што памеры электрона не больш за

    10

    − 20

    {\displaystyle 10^{-20}}

    \{\displaystyle 10^\{-20\}\} сантыметра[5][6].

    Пратоны валодаюць дадатным зарадам і ў 1836 разоў цяжэйшыя за электрон (

    1 , 6726 ∗

    10

    − 27

    {\displaystyle 1,6726*10^{-27}}

    \{\displaystyle 1,6726*10^\{-27\}\} кг). Нейтроны не валодаюць электрычным зарадам і ў 1839 разоў цяжэйшыя за электрон (

    1 , 6749 ∗

    10

    − 27

    {\displaystyle 1,6749*10^{-27}}

    \{\displaystyle 1,6749*10^\{-27\}\} кг)[7].

    Пры гэтым маса ядра менш сумы мас складаючых яго пратонаў і нейтронаў з-за дэфекту масы. Нейтроны і пратоны маюць параўнальны памер, каля

    2 , 5 ∗

    10

    − 15

    {\displaystyle 2,5*10^{-15}}

    \{\displaystyle 2,5*10^\{-15\}\} м, хоць памеры гэтых часціц вызначаны недастаткова дакладна[8].

    У стандартнай мадэлі элементарных часціц як пратоны, так і нейтроны складаюцца з элементарных часціц, названых кваркамі. Супольна з лептонамі, кваркі з’яўляюцца адным з асноўных складнікаў матэрыі. І першыя, і другія з’яўляюцца ферміёнамі. Існуе шэсць тыпаў кваркаў, кожны з якіх мае дробны электрычны зарад, роўны

    (

    2 3

    )

    {\displaystyle +\left({\frac {2}{3}}\right)}

    \{\displaystyle +\left(\{\frac \{2\}\{3\}\}\right)\} або

    −

    (

    1 3

    )

    {\displaystyle -\left({\frac {1}{3}}\right)}

    \{\displaystyle -\left(\{\frac \{1\}\{3\}\}\right)\}элементарнага. Пратоны складаюцца з двух u-кваркаў і аднаго d-кварка, а нейтрон — з аднаго u-кварка і двух d-кваркаў. Гэтае адрозненне тлумачыць розніцу ў масах і зарадах пратона і нейтрона. Кваркі звязаныя паміж сабой моцнымі ядзернымі ўзаемадзеяннямі, якія перадаюцца глюонамі[9][10]

    Электроны ў атаме

    Асноўны артыкул: Атамная арбіталь Пры апісанні электронаў у атаме ў рамках квантавай механікі звычайна разглядаюць размеркаванне імавернасцей у 3n-мернай прасторы для сістэмы n электронаў.

    Электроны ў атаме прыцягваюцца да ядра, паміж электронамі таксама дзейнічае кулонаўскае ўзаемадзеянне. Гэтыя ж сілы ўтрымліваюць электроны ўнутры патэнцыйнага бар’ера, якое акружае ядро. Для таго каб электрон змог пераадолець прыцягненне ядра, яму неабходна атрымаць энергію ад вонкавай крыніцы. Чым бліжэй электрон знаходзіцца да ядра, тым больш энергіі для гэтага неабходна.

    Электронам, як і іншым часціцам, уласцівы карпускулярна-хвалевы дуалізм. Часам кажуць, што электрон рухаецца па арбіталі, што няправільна. Стан электронаў апісваецца хвалевай функцыяй, квадрат модуля якой характарызуе шчыльнасць верагоднасці знаходжання часціц у дадзеным пункце прасторы ў дадзены момант часу, або, у агульным выпадку, аператарам шчыльнасці. Існуе дыскрэтны набор атамных арбіталей, якім адпавядаюць стацыянарныя чыстыя станы электронаў у атаме.

    Кожнай арбіталі адпавядае свой узровень энергіі. Электрон у атаме можа перайсці на ўзровень з большай энергіяй пры сутыкненні дадзенага атама з іншым атамам, электронам, іонам, ці ж паглынуўшы фатон адпаведнай энергіі. Пры пераходзе на больш нізкі ўзровень электрон аддае энергію шляхам выпраменьвання фатона, альбо шляхам перадачы энергіі іншаму электрону. Як і ў выпадку паглынання, пры выпраменьвальным пераходзе энергія фатона роўна рознасці энергій электрона на гэтых узроўнях (гл .: пастулаты Бора).

    Зноскі

    1. ↑ Atom // IUPAC Gold Book
    2. ↑ Демокрит // Школьная энциклопедия «Руссика». История Древнего мира / А. О. Чубарьян. — М.: Olma Media Group, 2003. — С. 281—282. — 815 с. — ISBN 5-948-49307-5.
    3. ↑ Планетарная модель атома Архівавана 15 чэрвеня 2008.
    4. ↑ Demtröder, 2002
    5. ↑ Демельт Х.«Эксперименты с покоящейся изолированной субатомной частицей» // УФН, т. 160 (12), с. 129—139, 1990
    6. ↑ Nobel lecture, December, 8, 1989, Hans D. Dehmelt Experiments with an isolated subatomic particle at rest
    7. ↑ Woan, 2000
    8. ↑ MacGregor, 1992
    9. ↑ The Particle Adventure(нявызн.). Particle Data Group. Lawrence Berkeley Laboratory (25 студзеня 2002). Архівавана з першакрыніцы 21 жніўня 2011. Праверана 3 января 2009.
    10. ↑ James Schombert. Elementary Particles(нявызн.). University of Oregon (18 апреля 2006). Архівавана з першакрыніцы 21 жніўня 2011. Праверана 3 января 2007.

    Літаратура

    На англійскай мове

    Спасылкі

    Тэмы гэтай старонкі (4):
    Вікіпедыя:Істотныя артыкулы
    Атамы
    Атамная фізіка
    Старонкі з няправільным сінтаксісам спасылак на крыніцы