Атом (көне грекше: ἄτομος — бөлінбейтін[1], неразрезаемый[2]) — бәрі де заттар микроскопиялық мөлшерін және массасын, ең аз бөлігі химиялық элемент болып табылатын, тасымалдаушысы, оның қасиеттері[1][3].

Атомдар тұрады ядро және электрондар (дәлірек айтқанда, электрондық “бұлт”). Ядро атомның тұрады, протондар мен нейтрондар. Саны, нейтрондар ядросында әр түрлі болуы мүмкін: нөлден бірнеше ондаған. Егер электрондар саны сәйкес келеді саны протондардың ядросында, онда атом тұтастай алғанда көрсетіледі электрлік бейтарап. Олай болмаған жағдайда, ол бар кейбір оң немесе теріс зарядпен және деп аталады ионом[1]. Кейбір жағдайларда, астында атомдарымен деп түсінеді электронейтральные жүйесі, ядро заряды тең жиынтық заряду электрондар, осылайша, қарама-қарсы қоя отырып, олардың электрлік заряженным иондарына[3][4].

Ядро адамды анықтағаннан кейін, барлық дерлік (- ден астам 99,9 %) массасы атомның тұрады оң зарядталған протондар және незаряженных нейтрондардың өзара байланысы көмегімен күшті өзара іс-қимыл. Атомдар саны бойынша жіктеледі, протондар мен нейтрондар ядро саны протондар Z реттік нөміріне сәйкес келеді атомның периодтық жүйесі Менделеев анықтайды, оның тиесілілігін кейбір химиялық элемент, ал нейтрондар саны N — белгілі бір изотопу бұл элемент. Жалғыз тұрақты атом емес, бар нейтрондар ядро — жеңіл сутегі (протий). Саны Z сондай-ақ, анықтайды және жиынтық оң электр заряды (Ze) атом ядросының саны мен электрондар бейтарап атоме, задающее оның мөлшері[5].

Атомдар түрлі және әр түрлі мөлшерде байланысты межатомными байланыстар құрайды молекулалар.

Атом – ең кіші элементтің бәрі ие, оның химиялық қасиеттері.

Басталғанға дейін 20-ғасырдың ғылым бытовало пікір, бұл атом бөлінбейді бәрі. Алайда, бұл емес екен. Шын мәнінде атом кіреді, деп аталатын, субатомные бөлшектер. Химиктер үшін ерекше қызығушылық тудырады: протон, нейтрон және электрон:

Бәрі де Символы Заряд Массасы (г) Массасы (а.е.м.) Орналасуы
Протон p+ +1 1,673·10-24 1 Ядро
Нейтрон n0 0 1,675·10-24 1 Ядро
Электрон e- -1 9,109·10-28 0,0005 Тыс ядро
Негізінде атом масса бірліктері (а.е.м.) жатыр углеродная шкаласы-12. Атом көміртек тұрады 6 протондар мен 6 нейтрондар мен атомдық массаға = 12 а.е.м. Осыдан, 1 а.е.м. = 1/12 бөлігін атом көміртек болады.

Массасы протондар мен нейтрондар тең дерлік. Массасы электрона 2000 есе аз.

Қарамастан факт, бұл атом құрамында ретінде оң зарядталған бөлшектер, сондай-ақ теріс, оның заряды жақтардан бейтарап. Бұл в атоме саны бірдей протондар мен электрондар. Разнозаряженные бөлшектер бір-бірін бейтараптандырады.
1. Атом ядросы
Атом ядросы
Эрнест Резерфорд 1911 жылы ұсынды келесі модель атомның: ортасында оң оқталған ядро тұратын, протондар мен нейтрондар. Ядросының айналасында айнала электрондар. Негізгі бөлігі массасын шоғырланған атомның ядросында, ол шағын мөлшері және өте үлкен тығыздығы (диаметрі атом тең 10-10м; диаметрі атом ядросының = 10-15м). Тілді аллегорий: егер ұсынуға атом түрінде Олимпиадалық стадион Пекинде, онда атом ядросы – бұл футбол добы, олар ойнайды, футбол бұл стадионда.

Ұқыпты оқырман анықтайды сұрақ: “Егер ядрода атомның орналасқан оң зарядталған протоны, ал аттас зарядтар белгілі итеріледі, онда неге атом ядросы жоқ, құлағалы тұр?” Ғалымдар деген тұжырымға келді ядрода атомның жұмыс істейді әлдебір, “склеивающие протоны”, күштер мен удерживают тұтастығына ядросы.

Т. қ. атом ядросы құрайды негізгі массасын атомы болса, онда атомның массасын есептеуге болады сомасына тең масса, нейтрондар және протондар.

Сомасы, протондар мен нейтрондар ядро атомы құрады бүтін сан – массалық саны атом физикасы.
Саны протондар атом – реттік (атом) нөмірі.
Негізге ала отырып, жоғарыда айтылғандардың қарап құрылымдық символы оттегі келеді, деп айтуға болады, оның атоме бар 8 электрондар.

Қалыптасу тарихы ұғымдар[היום-מחר
Туралы түсінік атоме ретінде ең аз бөлінбейтін бөлігі материяның алғашқы рет тұжырымдалған древнеиндийскими және древнегреческими философами (қараңыз: атомизм). XVII-XVIII ғасырларда химикам мүмкін болды эксперименттік растау бұл идеяны көрсетіп, кейбір заттар тартылуы мүмкін емес одан әрі бөлшектеу құрамдас элементтері көмегімен химиялық әдістері. Алайда, XIX ғ соңында — XX ғасырдың басында физиками ашылды субатомные бөлшектер мен құрамдас атом құрылымы, және анық болды бәрі шынайы, оның аты берілді атомның шын мәнінде, болып табылады, бөлінбейтін.

Халықаралық химиктер съезінде Карлсруэ (Германия) 1860 жылы анықтамалары қабылданды молекулалар мен атомдар. Атом — ең кіші бәрі де химиялық элементтің құрамына кіретін қарапайым және күрделі заттар.

Моделін атомдар[היום-מחר
Тілімдерді материя. Демокрит деп ойлаймын, бұл қасиеттер сол немесе өзге заттар нысанымен анықталады, салмағы, және т. б сипаттамалары құрайтын оның атомдар. Мәселен, айталық, оттың атомдары остры, сондықтан от қабілетті обжигать, қатты тел олар шероховаты, сондықтан накрепко сцепляются бір-бірімен, су — гладки, сондықтан ол қабілетті басталады. Тіпті адамның жаны, сәйкес Демокриту тұрады атомдар.[6]
Моделі атомның томсон тұжырымдамалары 1904 ж. (моделі “қосылған пудинг отырып, мейіз”). Дж. Дж. Томсон қарастыруды ұсынды атом сияқты біраз оң оқталған денесі жасалған, оның ішіндегі электронами. Кездесу түпкілікті опровергнута Резерфордом кейін жүргізген атақты тәжірибесін рассеиванию альфа-бөлшектер.
Ерте планетарная модель атомның Нагаоки. 1904 жылы жапон физик Хантаро Нагаока ұсынды моделі атомның бойынша салынған ұқсас планета Сатурн. Бұл модель айналасында кішкентай оң ядро бойынша орбитам вращались электрондар, біріккен сақина. Моделі қателік болып шықты.
Планетарная модель атомның Бор-Резерфорд. 1911 жылы[7] Эрнест Резерфорд, проделав бірқатар эксперименттер, деген тұжырымға келді атом білдіреді ұқсастық үйлердің шекаралары шегінде жүйесін, онда электрондар движутся бойынша орбитам айналасында орталығында орналасқан атомның ауыр, оң зарядталған ядро (“модель атомның Резерфорд”). Алайда, мұндай сипаттамасы атом кірді қайшы классикалық электродинамикой. Бұл сәйкес классикалық электродинамике, электрон қозғалыс кезінде центростремительным үдеуімен таратуы тиіс электромагниттік толқындар, ал, демек, жоғалтады энергия. Есептеулер көрсетті, бұл уақыт электрон мұндай атоме төмендейді арналған ядро, мүлдем болмашы ғана. Түсіндіру үшін атомдар тұрақтылық Нильсу Өткізді енгізуге мәжбүр болды постулаттары, сводились сол электрон в атоме бола тұра, кейбір арнайы энергетикалық жағдайларда, емес шығаратын энергияны (“моделі-атомның Бор-Резерфорд”). Постулаттары Бор көрсетті сипаттау үшін атомның классикалық механика қысқартылған. Одан әрі зерттеу сәулелену атом құруға әкелді кванттық механиканың мүмкіндік береді түсіндіру басым көпшілігі бақыланатын фактілер.
Кванттық-механикалық моделі атомның[היום-מחר
Қазіргі заманғы моделі атомның дамуы болып табылады планетарной моделі Бор-Резерфорд. Сәйкес қазіргі заманғы модельдері, атом ядросы тұрады оң зарядталған протондардың жоқ, заряд, нейтрондар окружено теріс заряженными электронами. Алайда ұсыну кванттық механиканың мүмкіндік бермейді деп санауға электрондар движутся ядросының айналасында бойынша қандай-да бір белгілі бір траектория (белгісіздік координаттары атом ішіндегі электронның болуы мүмкін салыстыруға болады көлемі ең атомы).

Химиялық қасиеттері атомдар анықталады конфигурациялы электрондық қабығының және сипатталады кванттық механикой. Ереже атом кестеде Менделеев анықталады электрлік зарядпен оның ядро (яғни протондар санымен), ал нейтрондар саны мүлдем әсер етпейді химиялық қасиеттері; бұл кезде нейтрондар ядро, әдетте, артық протондардың (қараңыз: атом ядросы). Егер атом орналасқан бейтарап күйде болса, онда электрондар саны ондағы протондардың санына тең. Негізгі атомның массасы ядрода шоғырланған, ал массалық үлесі электрондардың жалпы массасы атомның шамалы (бірнеше жүздік пайыз массасы ядро).

Атомның массасын қабылданды өлшеуге қр атомдық масса бірлігінде, тең 1⁄12 масса атомның тұрақты изотоптың көміртегі 12C.

Атом құрылысы[өңдеу | қайнарын қарау]
Субатомные бөлшектер[היום-מחר
Толық мақаласы: Субатомная бәрі
Дегенмен сөз атом бастапқы мағынасында обозначало бөлшекті, ол бөлінеді аз бөлігіне сәйкес ғылыми көзқарастар ол тұрады да ұсақ бөлшектер деп аталатын субатомными бөлшектер. Атом тұрады электрондар, протондар, барлық атомдары басқа, сутегі-1, қамтиды, сондай-ақ нейтрондар.

Электрон ең жеңіл из құрайтын атом бөлшектердің массасы 9,11·10-31 кг, теріс зарядпен өлшемі, тым шағын өлшеу үшін қазіргі заманғы әдістері.[8] бойынша Эксперименттер сверхточному анықтау магнит сәттен электрона (Нобель сыйлығы 1989 жыл) көрсеткендей, мөлшері электрона аспайды 10-20 см. [9][10].

Протоны ие оң зарядпен және 1836 есе ауыр электрона (1,6726·10-27 кг). Нейтрондар ие емес электрлік зарядпен және 1839 рет ауыр электрона (1,6749·10-27 кг).[11]

Бұл ретте, массасы атом ядросының аз сомасы масс оны құрайтын протондар мен нейтрондар-құбылыстар ақау массасын. Нейтрондар және протоны бар салыстырмалы мөлшері, шамамен 2,5·10-15 м, бірақ ол осы бөлшектердің анықталды жаман.[12]

Стандартты моделі элементар бөлшектер ретінде протоны, сондай-ақ нейтрондар тұрады элементар бөлшектер деп аталатын кварками. Сонымен қатар, лептонами, кварки бірі болып табылады негізгі құрайтын материя. Және бірінші және екінші болып табылады фермионами. Бар алты түрлі кварков, олардың әрқайсысының дробный электр заряды тең, +2⁄3 немесе (-1⁄3) қарапайым. Протоны тұрады екі u-кварков және бір d-кварка, ал нейтрон — бір, u-кварка және екі d-кварков. Бұл айырмашылықты түсіндіреді айырмашылықты массах және зарядах протонның және нейтронның. Кварки-бірімен күшті ядролық взаимодействиями берілетін глюонами.[13][14]

Электрондар в атоме[היום-מחר
Толық мақаласы: Атомдық орбиталь
Сипаттау кезінде электрондардың атоме аясында кванттық механика, әдетте, қарайды бөлу ықтималдығын да 3n-мерном кеңістікте жүйесі үшін n электрондар.

Электрондар в атоме тартылады – өзегіне арасында электронами сондай-ақ жұмыс істейді кулоновское өзара іс-қимыл. Бұл күштер қанша электрондар ішінде әлеуетті тосқауыл қоршаған ядросы. Үшін электрон алды еңсеру тартылыс ядро, оған қажет энергия сыртқы көзден. Неғұрлым жақын электрон орналасқан – өзегіне, соғұрлым көп энергия қажет.

Электронам және басқа частицам, свойственен корпускулалық-толқындық дуализм. Кейде айтады электрон қозғалады бойынша орбитали, бұл дұрыс емес. Электрондардың күйі сипатталады толқындық функциясы, шаршы модулін сипаттайды оның тығыздығы ықтималдығы орналасқан бөлшектердің осы нүктесінде кеңістік уақыттың осы сәтінде, немесе, жалпы жағдайда, оператор тығыздығы. Бар дискретті жинағы атом орбиталей сәйкес келетін стационарлық таза жағдайын электрондардың атоме.

Әрбір орбитали сай өз энергия деңгейі. Электрон в атоме өтуі мүмкін деңгейі басым энергиясымен соқтығысуы кезінде осы атомның басқа атомом, электрондық, ионом немесе поглотив фотон тиісті энергия. Көшу кезінде неғұрлым төмен деңгейі электрон береді энергиясы арқылы сәулелену фотон немесе беру жолымен энергияны басқа электрону (күшті көшу, соққы екінші текті). Бұл сіңіру кезінде излучательном ауысқанда фотон энергиясы тең айырмашылығын энергия электрона сол деңгейде (қараңыз: Бор постулаттары). Жиілігі испускаемого сәулелену ν байланысты фотон энергиясымен E ара-қатынасы E = hν, мұндағы h — тұрақты Планк.

Атом қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Анықтау бойынша, кез-келген екі атомы бір саны протондардың олардың ядроларында жатады бір химиялық элемент. Атомдар бір және сол саны, протондар, бірақ әр түрлі саны, нейтрондар деп атайды изотоптарымен осы элемент. Мысалы, сутегі атомдары әрқашан қамтиды бір протон, бірақ изотоптар жоқ, нейтрондар (сутегі-1, кейде сондай-ақ, деп аталатын протием — ең көп таралған түрі), бір нейтроном (дейтерий) және екі нейтронами (тритий).[15] Белгілі элементтері құрайды үздіксіз табиғи бірқатар саны бойынша протондардың ядросында бастап сутегі атомы бір протоном дейінгі атомом оганесона, ядросында, оның 118 протондардың.[16] Барлық изотоптар элементтердің периодтық жүйесінің нөмірінен бастап 83 (висмут), радиоактивны.[17][18]