Jina "atomu" limetafsiriwa kutoka kwa Kigiriki kama "isiyogawanyika". Kila kitu kinachotuzunguka - yabisi, kimiminika na hewa - kimeundwa kutoka kwa mabilioni ya chembe hizi.
Mwonekano wa toleo kuhusu atomi
Atomu zilianza kujulikana katika karne ya 5 KK, wakati mwanafalsafa wa Kigiriki Democritus alipopendekeza kwamba maada inajumuisha chembe ndogo zinazosonga. Lakini basi haikuwezekana kuangalia toleo la uwepo wao. Na ingawa hakuna mtu aliyeweza kuona chembe hizi, wazo hilo lilijadiliwa, kwa sababu njia pekee ya wanasayansi inaweza kuelezea michakato inayotokea katika ulimwengu wa kweli. Kwa hiyo, waliamini kuwepo kwa chembechembe ndogo muda mrefu kabla ya kuthibitisha ukweli huu.
Katika karne ya 19 pekee. zilianza kuchambuliwa kama sehemu ndogo zaidi za vitu vya kemikali, kuwa na mali maalum ya atomi - uwezo wa kuingia kwenye misombo na wengine kwa kiwango kilichowekwa madhubuti. Mwanzoni mwa karne ya 20, iliaminika kuwa atomi ndizo chembe ndogo zaidi za maada, hadi ikathibitishwa kwamba ziliundwa na vitengo vidogo zaidi.
Kipengele cha kemikali kimeundwa na nini?
Atomu ya kipengele cha kemikali ni kizuizi cha ujenzi hadubini cha mada. Uzito wa molekuli ya atomi imekuwa kipengele kinachofafanua cha microparticle hii. Ugunduzi tu wa sheria ya upimaji ya Mendeleev ulithibitisha kuwa aina zao ni aina anuwai za jambo moja. Ni ndogo sana hivi kwamba haziwezi kuonekana kwa kutumia darubini za kawaida, tu vifaa vya elektroniki vyenye nguvu zaidi. Kwa kulinganisha, nywele kwenye mkono wa mwanadamu ni pana mara milioni.
Muundo wa kielektroniki wa atomi una kiini, kinachojumuisha nyutroni na protoni, na pia elektroni, ambazo hufanya mapinduzi kuzunguka katikati kwa njia zisizobadilika, kama sayari zinazozunguka nyota zao. Zote zimeshikiliwa kwa nguvu ya sumakuumeme, mojawapo ya kani nne kuu katika ulimwengu. Neutroni ni chembe chembe zenye chaji upande wowote, protoni hupewa chaji chanya, na elektroni hupewa chaji hasi. Hizi za mwisho huvutiwa na protoni zenye chaji chanya, kwa hivyo huwa zinakaa kwenye obiti.
Muundo wa atomi
Katika sehemu ya kati kuna kiini kinachojaza sehemu ya chini kabisa ya atomu nzima. Lakini tafiti zinaonyesha kuwa karibu misa nzima (99.9%) iko ndani yake. Kila atomi ina protoni, neutroni, elektroni. Idadi ya elektroni zinazozunguka ndani yake ni sawa na malipo mazuri ya kati. Chembe zilizo na malipo sawa ya nyuklia Z, lakini misa tofauti ya atomiki A na idadi ya neutroni kwenye kiini N huitwa isotopu, na kwa A na Z na N tofauti huitwa isobari. Elektroni ni chembe ndogo zaidi ya suala na hasichaji ya umeme e=1.6 10-19 coulomb. Chaji ya ioni huamua idadi ya elektroni zilizopotea au kupatikana. Mchakato wa mabadiliko ya atomi ya upande wowote hadi ioni iliyochajiwa huitwa ionization.
Toleo jipya la muundo wa atomi
Wanafizikia wamegundua chembe nyingine nyingi za msingi hadi sasa. Muundo wa kielektroniki wa atomi una toleo jipya.
Inaaminika kuwa protoni na neutroni, haijalishi ni ndogo kiasi gani, hujumuisha chembe ndogo zaidi ziitwazo quarks. Wanaunda muundo mpya wa ujenzi wa atomi. Kama wanasayansi walivyokuwa wakikusanya ushahidi wa kuwepo kwa mtindo uliopita, leo wanajaribu kuthibitisha kuwepo kwa quarks.
RTM ndicho kifaa cha siku zijazo
Wanasayansi wa kisasa wanaweza kuona chembechembe za atomiki za dutu kwenye kichunguzi cha kompyuta, na pia kuzisogeza juu ya uso kwa kutumia zana maalum inayoitwa scanning tunnel microscope (RTM).
Hiki ni zana ya kompyuta iliyo na kidokezo kinachosogea kwa upole karibu na uso wa nyenzo. Ncha inaposonga, elektroni husogea kupitia pengo kati ya ncha na uso. Ingawa nyenzo inaonekana laini kabisa, kwa kweli haina usawa katika kiwango cha atomiki. Kompyuta hutengeneza ramani ya uso wa maada, na kutengeneza taswira ya chembe zake, na hivyo wanasayansi wanaweza kuona sifa za atomu.
Chembechembe za mionzi
Ioni zenye chaji hasi duara kuzunguka kiini kwa umbali mkubwa wa kutosha. Muundo wa atomi ni kwamba ni nzimahaina upande wowote na haina chaji ya umeme kwa sababu chembe zake zote (protoni, neutroni, elektroni) ziko kwenye mizani.
Atomu ya mionzi ni kipengele ambacho kinaweza kugawanywa kwa urahisi. Kituo chake kina protoni nyingi na neutroni. Mbali pekee ni mchoro wa atomi ya hidrojeni, ambayo ina protoni moja. Kiini kimezungukwa na wingu la elektroni, ni kivutio chao kinachowafanya kuzunguka katikati. Protoni zenye chaji sawa hufukuzana.
Hili si tatizo kwa chembe nyingi ndogo ambazo zina kadhaa kati yake. Lakini baadhi yao si thabiti, hasa kubwa kama urani, ambayo ina protoni 92. Wakati mwingine kituo chake hakiwezi kuhimili mzigo huo. Wanaitwa mionzi kwa sababu hutoa chembe kadhaa kutoka kwa msingi wao. Baada ya kiini kisicho na msimamo kuondokana na protoni, protoni zilizobaki huunda binti mpya. Inaweza kuwa thabiti kulingana na idadi ya protoni kwenye kiini kipya, au inaweza kugawanyika zaidi. Utaratibu huu unaendelea hadi msingi thabiti wa mtoto usalie.
Sifa za atomi
Tabia za kimwili na kemikali za atomi hubadilika kiasili kutoka kipengele kimoja hadi kingine. Zinafafanuliwa kwa vigezo vikuu vifuatavyo.
Misa ya atomiki. Kwa kuwa sehemu kuu ya chembe ndogo ndogo huchukuliwa na protoni na neutroni, jumla yao huamua nambari, ambayo imeonyeshwa kwa vitengo vya molekuli ya atomiki (amu) Mfumo: A=Z + N.
Radi ya atomiki. Radi inategemea eneo la kipengele katika mfumo wa Mendeleev, kemikalivifungo, idadi ya atomi za jirani na hatua ya mitambo ya quantum. Radi ya msingi ni ndogo mara laki moja kuliko radius ya kipengele yenyewe. Muundo wa atomi unaweza kupoteza elektroni na kuwa ayoni chanya, au kuongeza elektroni na kuwa ioni hasi.
Katika mfumo wa muda wa Mendeleev, kipengele chochote cha kemikali huchukua mahali kilipokabidhiwa. Katika jedwali, saizi ya atomi huongezeka unaposonga kutoka juu hadi chini na hupungua unaposonga kutoka kushoto kwenda kulia. Kutokana na hili, kipengele kidogo zaidi ni heliamu na kikubwa zaidi ni cesium.
Valency. Gamba la elektroni la nje la atomi linaitwa ganda la valence, na elektroni ndani yake zimepokea jina linalolingana - elektroni za valence. Nambari yao huamua jinsi atomi inavyounganishwa na nyingine kwa njia ya kifungo cha kemikali. Kwa mbinu ya kuunda chembe ndogo ya mwisho, hujaribu kujaza maganda yao ya nje ya valence.
Mvuto, mvuto ni nguvu inayoziweka sayari katika obiti, kwa sababu yake vitu vilivyotolewa kutoka kwa mikono huanguka chini. Mtu huona mvuto zaidi, lakini hatua ya sumakuumeme ina nguvu mara nyingi zaidi. Kani inayovutia (au kurudisha nyuma) chembe zilizochajiwa katika atomi ni mara 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000 mara 1,000,000,000,000,000,000,000,000 zaidi ya nguvu ya uvutano ndani yake. Lakini kuna nguvu kubwa zaidi katikati ya kiini inayoweza kushikilia protoni na neutroni pamoja.
Mitikio katika viini hutengeneza nishati kama vile vinu vya nyuklia ambapo atomi hugawanywa. Kadiri kipengele hicho kinavyozidi kuwa kizito, ndivyo chembe nyingi zaidi za atomi zake hujengwa kutoka. Ikiwa tutajumlisha jumla ya idadi ya protoni na neutroni katika kipengele, tutaipatawingi. Kwa mfano, Uranium, kipengele kizito zaidi kinachopatikana katika asili, ina uzito wa atomiki wa 235 au 238.
Kugawanya atomi katika viwango
Viwango vya nishati vya atomi ni saizi ya nafasi iliyo karibu na kiini, ambapo elektroni iko katika mwendo. Kuna obiti 7 kwa jumla, zinazolingana na idadi ya vipindi kwenye jedwali la upimaji. Eneo la mbali zaidi la elektroni kutoka kwenye kiini, hifadhi kubwa zaidi ya nishati inayo. Nambari ya kipindi inaonyesha idadi ya obiti za atomiki karibu na kiini chake. Kwa mfano, Potasiamu ni kipengele cha kipindi cha 4, ambayo ina maana kwamba ina viwango 4 vya nishati ya atomi. Idadi ya kipengele cha kemikali inalingana na chaji yake na idadi ya elektroni karibu na kiini.
Atomu ni chanzo cha nishati
Huenda fomula maarufu zaidi ya kisayansi iligunduliwa na mwanafizikia wa Ujerumani Einstein. Anadai kuwa misa si chochote ila ni aina ya nishati. Kulingana na nadharia hii, inawezekana kugeuza jambo kuwa nishati na kuhesabu kwa formula ni kiasi gani kinaweza kupatikana. Matokeo ya kwanza ya vitendo ya mabadiliko haya yalikuwa mabomu ya atomiki, ambayo yalijaribiwa kwanza katika jangwa la Los Alamos (USA), na kisha kulipuka juu ya miji ya Japani. Na ingawa ni sehemu ya saba tu ya kilipuzi kilichobadilika na kuwa nishati, nguvu ya uharibifu ya bomu la atomiki ilikuwa ya kutisha.
Ili kiini kitoe nishati yake, lazima kiporomoke. Ili kuigawanya, ni muhimu kutenda na neutron kutoka nje. Kisha kiini hugawanyika katika nyingine mbili, nyepesi, huku ikitoa kutolewa kwa nishati kubwa. Kuoza husababisha kutolewa kwa neutroni zingine,na wanaendelea kupasua viini vingine. Mchakato hubadilika na kuwa msururu wa mmenyuko, na kusababisha kiasi kikubwa cha nishati.
Faida na hasara za kutumia athari ya nyuklia katika wakati wetu
Nguvu haribifu, ambayo hutolewa wakati wa mabadiliko ya mata, ubinadamu unajaribu kudhibiti vinu vya nguvu za nyuklia. Hapa, mmenyuko wa nyuklia haufanyiki kwa njia ya mlipuko, lakini kama kutolewa kwa joto polepole.
Uzalishaji wa nishati ya atomiki una faida na hasara zake. Kulingana na wanasayansi, ili kudumisha ustaarabu wetu kwa kiwango cha juu, ni muhimu kutumia chanzo hiki kikubwa cha nishati. Lakini pia inapaswa kuzingatiwa kuwa hata maendeleo ya kisasa hayawezi kuhakikisha usalama kamili wa mitambo ya nyuklia. Zaidi ya hayo, taka zenye mionzi zinazozalishwa wakati wa uzalishaji wa nishati, zikihifadhiwa vibaya, zinaweza kuathiri vizazi vyetu kwa makumi ya maelfu ya miaka.
Baada ya ajali katika kinu cha nyuklia cha Chernobyl, watu zaidi na zaidi wanaona uzalishaji wa nishati ya nyuklia kuwa hatari sana kwa wanadamu. Kiwanda pekee cha nguvu salama cha aina hii ni Jua na nishati yake kubwa ya nyuklia. Wanasayansi wanaunda kila aina ya miundo ya seli za jua, na labda katika siku za usoni, wanadamu wataweza kujipatia nishati salama ya atomiki.
