Строение атома

Развитие такой науки, как естествознание, на границе XIX-XX столетий продемонстрировало, что помимо уникальных физических превращений есть целый ряд процессов, в которых атомы выполняют роль многогранных объектов, состоящие из отрицательно заряженных электронов и положительно заряженной части – ядра. Общий заряд указанных элементов полностью компенсирует заряд всего ядра.

Данное понятие многие физики связывают со словом «неделимый», так как именно так этот термин переводится с древнегреческого «atomos». В зависимости о того, какое количество частиц расположено в атоме, можно определить его главный химический элемент - ядро.

Сам центр атома состоит из мелких частиц – протонов и нейтронов. Протоны представляют собой только положительно заряженная энергия, а нейтроны вообще не несут в себе никакого заряда. Однако данные элементы объединяются в общую категорию под названием «нуклоны».

Первые сведения об атоме

Первые, кто начал подозревать, что материя состоит из неких мелких частиц, были еще древние греки. В те времена ученые считали, что все существующее на нашей планете состоит из атомов. Стоит отметить то такая теория была представлена более в философском виде и не была представлена научной точки зрения.

Первые ключевые сведения о строении атома представил английский физик Джон Дальтон. Именно этот ученый сумел определить, что два химических элемента постоянно взаимодействуют, и при этом данная комбинация представляет собой абсолютно новое вещество.

Почти столетие спустя эту гипотезу подтвердил еще один английский исследователь Эрнест Резерфорд, которые разработал и предложил новую модель электронной среды атомов. На тот момент уникальная структура мельчайших частиц считалась одной из важнейших шагов, которые могла сделать в то время физика.

В 1913 году ученый Нильс Бора продолжил изучать строение атома и выдвинул свою концепцию, согласно которой электроны также вращаются вокруг самого ядра, расположенного в центре, однако делают это с определенной периодичностью. Физик доработал теорию Резерфорда и внес в нее стройность и факты.

Радиоактивность атома

Ученые всегда знали, что один элемент не может стать другим при помощи химической реакции. Однако в процессе радиоактивного излучения данный процесс происходит автоматически.

Когда современные исследователи получили новые сведения о строении атомов, изотопы в какой-то мере стали для них воплощением мечтаний древних алхимиков. В процессе постоянного распада изотопов можно наблюдать сильное радиоактивное излучение. Впервые такое необычное явление было найдено Беккерелем.

Главным критерием радиоактивного излучения принято считать:

• альфа-распад – посредством которого происходит выброс частиц;
• бета-распад – обуславливает более слабое взаимодействие в заряде ядра;
• электронный распад – сохраняет лептонный заряд.

Все существующие изотопы можно увидеть в природе – в почве, горных породах и воздухе. Но помимо этих веществ, есть целый ряд искусственно выведенных изотопов, которые получаются в результате деятельности ядерных реакторов. Многие их таких элементов ученые начали использовать в медицине, особенно в диагностике тяжелых заболеваний.

На сегодняшний день известно о 40 естественных изотопов, большая часть которых находится в категориях:

• урана-радия;
• тория;
• актиния.

Пропорции внутри атома

Если мысленно представить себе атом размером спортивного стадиона, тогда можно визуально увидеть следующие пропорции. Электроны данного вещества будут располагаться на самом верху трибун, а каждый из них будет иметь размер не больше булавочной головки. Само ядро находится в центре поля, а его размер будет равен одной горошине.

Часто люди интересуются, как же на самом деле выглядит атом, но в действительности он в прямом смысле слова выглядит никак. Это связано не с тем, что в науке используют не совсем мощные микроскопы, а с тем, что размер этой элементарной частицы находятся в тех пределах, где понятия «видимости» просто не может быть.

Атомы представляют собой совсем маленькие размеры. Чтобы представить, насколько малы его пропорции нужно учитывать тот факт, что даже самая едва различимая человеческим глазом крупица соли включает в себя примерно один квинтиллион атомов.

Если же указанная часть химического вещества была бы с размером яблока, то тогда рядом с человечеством находились бы вирусы 400-метровой длины, а толщина волоса человека равнялась бы 150 км. Вот такой он интересный и непростой атом, исследованием которого физики продолжают заниматься и в настоящее время.

Одноэлектронный атом и квантовые числа

При правильном соизмерении квантовых чисел можно получить полноценный набор волновых функций электрона или же точно определить природу самого атома. Для более тщательного описания одноэлектронного элемента, в котором электрон участвует в единственной взаимосвязи - с ядром, которое оснащено симметрическим и электростатическим полем, удобно применять не декартовый метод координат с переменными $x, y, o, z$, а сферическую систему данных.

Итак, современные исследователи выделяют три главных квантовых числа:

• главное;
• орбитальное;
• магнитное.

Данные параметры дают возможность правильно задать атомную орбиталь и детализировать строение одноэлектронного атома: нам представлена теория создания электрона и охарактеризовано строение электронного облака, в результате чего можно поставить конкретный ориентир в присутствии внешнего поля, и указать количество внутренних узловых сфер.

Самыми главными экспериментальными свойствами любых атомов признано считать энергии общего отрыва и присоединения электронов.

Идея эффективного заряда заключается в основе грамотной оценки специфики атомов, которыми пользуются физики. Среди них крайне важна электроотрицательность, предполагающая обобщенные сведения элемента, которую связывают с внешними электронами орбиты атома. В отличие от потенциала систематической ионизации и подобия с электроном, данная величина является не строго определенной частицей, а крайне полезной условной характеристикой.