Wakichunguza muundo wa mata, wanasayansi walifikia hitimisho kwamba maada yote hujumuisha molekuli na atomi. Kwa muda mrefu, atomi (iliyotafsiriwa kutoka kwa Kigiriki kama "isiyogawanyika") ilizingatiwa kuwa kitengo kidogo cha kimuundo cha maada. Hata hivyo, tafiti zaidi zimeonyesha kuwa atomi ina muundo changamano na, kwa upande wake, inajumuisha chembe ndogo zaidi.
Chembe imeundwa na nini?
Mnamo 1911, mwanasayansi Rutherford alipendekeza kuwa atomi ina sehemu ya kati ambayo ina chaji chanya. Hivi ndivyo dhana ya kiini cha atomiki ilionekana kwa mara ya kwanza.
Kulingana na mpango wa Rutherford, unaoitwa modeli ya sayari, atomi ina kiini na chembe za msingi zenye chaji hasi - elektroni zinazozunguka kiini, kama vile sayari zinavyolizunguka Jua.
Mnamo 1932, mwanasayansi mwingine, Chadwick, aligundua nyutroni, chembe ambayo haina chaji ya umeme.
Kulingana na dhana za kisasa, muundo wa kiini cha atomiki unalingana na muundo wa sayari uliopendekezwa na Rutherford. Kiini hubebwa ndaniwingi wa atomiki. Pia ina malipo chanya. Nucleus ya atomiki ina protoni - chembe zenye chaji chanya na neutroni - chembe zisizobeba chaji. Protoni na nyutroni huitwa nukleoni. Chembe chembe zenye chaji hasi - elektroni - obiti kuzunguka kiini.
Idadi ya protoni katika kiini ni sawa na idadi ya elektroni zinazosonga katika obiti. Kwa hiyo, atomi yenyewe ni chembe isiyobeba malipo. Atomu ikikamata elektroni za watu wengine au kupoteza elektroni zake, basi inakuwa chanya au hasi na inaitwa ioni.
Elektroni, protoni na neutroni kwa pamoja hujulikana kama chembe ndogo ndogo.
Chaji ya kiini cha atomiki
Kiini kina nambari ya chaji Z. Hubainishwa na idadi ya protoni zinazounda kiini cha atomiki. Kujua kiasi hiki ni rahisi: rejea tu mfumo wa mara kwa mara wa Mendeleev. Nambari ya atomiki ya kipengele ambacho atomi ni mali yake ni sawa na idadi ya protoni katika kiini. Kwa hivyo, ikiwa kipengele cha kemikali oksijeni inalingana na nambari ya serial 8, basi idadi ya protoni pia itakuwa sawa na nane. Kwa kuwa idadi ya protoni na elektroni katika atomi ni sawa, pia kutakuwa na elektroni nane.
Nambari ya neutroni inaitwa nambari ya isotopiki na inaonyeshwa kwa herufi N. Nambari yake inaweza kutofautiana katika atomi ya kipengele sawa cha kemikali.
Jumla ya protoni na elektroni katika kiini huitwa namba ya wingi ya atomi na inaonyeshwa na herufi A. Hivyo, fomula ya kukokotoa namba ya wingi inaonekana kama hii: A=Z+N.
Isotopu
Katika kesi ambapo elementi zina idadi sawa ya protoni na elektroni, lakini idadi tofauti ya neutroni, huitwa isotopu za kipengele cha kemikali. Kunaweza kuwa na isotopu moja au zaidi. Zimewekwa kwenye seli moja ya mfumo wa muda.
Isotopu ni muhimu sana katika kemia na fizikia. Kwa mfano, isotopu ya hidrojeni - deuterium - pamoja na oksijeni inatoa dutu mpya kabisa, ambayo inaitwa maji nzito. Ina kiwango tofauti cha kuchemsha na kuganda kuliko kawaida. Na mchanganyiko wa deuterium na isotopu nyingine ya hidrojeni - tritium husababisha mmenyuko wa muunganisho wa thermonuclear na inaweza kutumika kuzalisha kiasi kikubwa cha nishati.
Uzito wa kiini na chembe ndogo ndogo
Ukubwa na wingi wa atomi na chembe ndogo ndogo hazizingatiwi katika dhana za binadamu. Ukubwa wa kokwa ni takriban 10-12cm. Uzito wa kiini cha atomiki hupimwa katika fizikia katika kile kinachoitwa vitengo vya wingi wa atomiki - amu
Kwa amu moja chukua moja ya kumi na mbili ya wingi wa atomi ya kaboni. Kutumia vitengo vya kawaida vya kipimo (kilo na gramu), misa inaweza kuonyeshwa kama ifuatavyo: 1 a.m.u.=1, 660540 10-24g. Imeonyeshwa kwa njia hii, inaitwa misa kamili ya atomiki.
Licha ya ukweli kwamba kiini cha atomiki ndicho kijenzi kikubwa zaidi cha atomi, vipimo vyake vinavyohusiana na wingu la elektroni linaloizunguka ni ndogo sana.
Vikosi vya Nyuklia
Viini vya atomiki ni dhabiti sana. Hii ina maana kwamba protoni na neutroni hushikiliwa kwenye kiini na baadhi ya nguvu. Siokunaweza kuwa na nguvu za sumakuumeme, kwani protoni ni chembe za kushtakiwa, na inajulikana kuwa chembe zilizo na malipo sawa hufukuza kila mmoja. Nguvu za uvutano ni dhaifu sana kushikilia viini pamoja. Kwa hivyo, chembe chembe hushikiliwa kwenye kiini kwa mwingiliano tofauti - nguvu za nyuklia.
Maingiliano ya nyuklia inachukuliwa kuwa yenye nguvu zaidi kuliko yote yaliyopo katika asili. Kwa hiyo, aina hii ya mwingiliano kati ya vipengele vya kiini cha atomiki inaitwa nguvu. Ipo katika chembe nyingi za msingi, pamoja na nguvu za sumakuumeme.
Sifa za vikosi vya nyuklia
- Hatua fupi. Nguvu za nyuklia, tofauti na nguvu za sumakuumeme, hujidhihirisha katika umbali mdogo sana kulinganishwa na saizi ya kiini.
- Chaji uhuru. Kipengele hiki kinadhihirishwa katika ukweli kwamba nguvu za nyuklia hufanya kazi kwa usawa kwenye protoni na neutroni.
- Kueneza. Nukleoni za kiini huingiliana tu na idadi fulani ya nukleoni zingine.
Nishati ya Msingi ya Kuunganisha
Jambo jingine linahusiana kwa karibu na dhana ya mwingiliano mkali - nishati ya kuunganisha ya viini. Nishati inayofunga nyuklia ni kiasi cha nishati inayohitajika ili kugawanya kiini cha atomiki kwenye viini vyake vilivyounganika. Ni sawa na nishati inayohitajika kuunda kiini kutoka kwa chembe binafsi.
Ili kukokotoa nishati ya kuunganisha ya kiini, ni muhimu kujua wingi wa chembe ndogo ndogo. Hesabu zinaonyesha kwamba wingi wa kiini daima ni chini ya jumla ya viini vyake vilivyounganika. Kasoro kubwa ni tofauti kati yawingi wa kiini na jumla ya protoni na elektroni zake. Kwa kutumia fomula ya Einstein kuhusu uhusiano kati ya wingi na nishati (E=mc2), unaweza kukokotoa nishati inayozalishwa wakati wa uundaji wa kiini.
Nguvu ya nishati inayofunga ya kiini inaweza kuamuliwa kwa mfano ufuatao: uundaji wa gramu kadhaa za heliamu hutoa nishati kama vile mwako wa tani kadhaa za makaa ya mawe.
Maitikio ya nyuklia
Viini vya atomi vinaweza kuingiliana na viini vya atomi zingine. Mwingiliano kama huo huitwa athari za nyuklia. Kuna aina mbili za miitikio.
- Maitikio ya mtengano. Hutokea wakati viini vizito zaidi vinapovunjika na kuwa vyepesi kutokana na mwingiliano.
- Matendo ya usanisi. Mchakato ni kinyume cha mpasuko: viini hugongana, na hivyo kutengeneza vipengele vizito zaidi.
Miitikio yote ya nyuklia huambatana na kutolewa kwa nishati, ambayo baadaye hutumika viwandani, kijeshi, katika nishati na kadhalika.
Kwa kufahamu muundo wa kiini cha atomiki, tunaweza kufikia hitimisho lifuatalo.
- Atomu ina kiini chenye protoni na neutroni, na elektroni zinazoizunguka.
- Idadi ya wingi wa atomi ni sawa na jumla ya nyukleni za kiini chake.
- Nyukloni hushikwa pamoja kwa nguvu kali.
- Nguvu kubwa zinazoweka kiini cha atomiki kuwa thabiti huitwa nishati ya nyuklia ya kuunganisha.
