Ядро_протон_нейтрон_электрон

Ядро_протон_нейтрон_электрон

Ядро протон нейтрон электрон

Атом — это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Атом состоит из ядра, имеющего положительный электрический заряд, и отрицательно заряженных электронов. Заряд ядра любого химического элемента равен произведению Z на e, где Z — порядковый номер данного элемента в периодической системе химических элементов, е — величина элементарного электрического заряда.

Электрон — это мельчайшая частица вещества с отрицательным электрическим зарядом е=1,6·10 -19 кулона, принятым за элементарный электрический заряд. Электроны, вращаясь вокруг ядра, располагаются на электронных оболочках К, L, М и т. д. К — оболочка, ближайшая к ядру. Размер атома определяется размером его электронной оболочки. Атом может терять электроны и становиться положительным ионом или присоединять электроны и становиться отрицательным ионом. Заряд иона определяет число потерянных или присоединенных электронов. Процесс превращения нейтрального атома в заряженный ион называется ионизацией.

Атомное ядро (центральная часть атома) состоит из элементарных ядерных частиц — протонов и нейтронов. Радиус ядра примерно в сто тысяч раз меньше радиуса атома. Плотность атомного ядра чрезвычайно велика. Протоны — это стабильные элементарные частицы, имеющие единичный положительный электрический заряд и массу, в 1836 раз большую, чем масса электрона. Протон представляет собой ядро атома самого легкого элемента — водорода. Число протонов в ядре равно Z. Нейтрон — это нейтральная (не имеющая электрического заряда) элементарная частица с массой, очень близкой к массе протона. Поскольку масса ядра складывается из массы протонов и нейтронов, то число нейтронов в ядре атома равно А — Z, где А — массовое число данного изотопа (см. Периодическая система химических элементов). Протон и нейтрон, входящие в состав ядра, называются нуклонами. В ядре нуклоны связаны особыми ядерными силами.

В атомном ядре имеется огромный запас энергии, которая высвобождается при ядерных реакциях. Ядерные реакции возникают при взаимодействии атомных ядер с элементарными частицами или с ядрами других элементов. В результате ядерных реакций образуются новые ядра. Например, нейтрон может переходить в протон. В этом случае из ядра выбрасывается бета-частица, т. е. электрон.

Переход в ядре протона в нейтрон может осуществляться двумя путями: либо из ядра испускается частица с массой, равной массе электрона, но с положительным зарядом, называемая позитроном (позитронный распад), либо ядро захватывает один из электронов с ближайшей к нему К-оболочки (К-захват).

Иногда образовавшееся ядро обладает избытком энергии (находится в возбужденном состоянии) и, переходя в нормальное состояние, выделяет лишнюю энергию в виде электромагнитного излучения с очень малой длиной волны — гамма-излучение. Энергия, выделяющаяся при ядерных реакциях, практически используется в различных отраслях промышленности.

Атом (греч. atomos — неделимый) наименьшая частица химического элемента, обладающая его химическими свойствами. Каждый элемент состоит из атомов определенного вида. В состав атома входят ядро, несущее положительный электрический заряд, и отрицательно заряженные электроны (см.), образующие его электронные оболочки. Величина электрического заряда ядра равна Z-e, где е — элементарный электрический заряд, равный по величине заряду электрона (4,8·10 —10 эл.-ст. ед.), и Z — атомный номер данного элемента в периодической системе химических элементов (см.). Так как неионизированный атом нейтрален, то число электронов, входящих в него, также равно Z. В состав ядра (см. Ядро атомное) входят нуклоны, элементарные частицы с массой, примерно в 1840 раз большей массы электрона (равной 9,1·10 -28 г), протоны (см.), заряженные положительно, и не имеющие заряда нейтроны (см.). Число нуклонов в ядре называется массовым числом и обозначается буквой А. Количество протонов в ядре, равное Z, определяет число входящих в атом электронов, строение электронных оболочек и химические свойства атома. Количество нейтронов в ядре равно А—Z. Изотопами называются разновидности одного и того же элемента, атомы которых отличаются друг от друга массовым числом А, но имеют одинаковые Z. Таким образом, в ядрах атомов различных изотопов одного элемента имеется разное число нейтронов при одинаковом числе протонов. При обозначении изотопов массовое число А записывается сверху от символа элемента, а атомный номер внизу; например, изотопы кислорода обозначаются:

Размеры атома определяются размерами электронных оболочек и составляют для всех Z величину порядка 10 —8 см. Поскольку масса всех электронов атома в несколько тысяч раз меньше массы ядра, масса атома пропорциональна массовому числу. Относительная масса атома данного изотопа определяется по отношению к массе атома изотопа углерода С 12 , принятой за 12 единиц, и называется изотопной массой. Она оказывается близкой к массовому числу соответствующего изотопа. Относительный вес атома химического элемента представляет собой среднее (с учетом относительной распространенности изотопов данного элемента) значение изотопного веса и называется атомным весом (массой).

Атом является микроскопической системой, и его строение и свойства могут быть объяснены лишь при помощи квантовой теории, созданной в основном в 20-е годы 20 века и предназначенной для описания явлений атомного масштаба. Опыты показали, что микрочастицы — электроны, протоны, атомы и т. д.,— кроме корпускулярных, обладают волновыми свойствами, проявляющимися в дифракции и интерференции. В квантовой теории для описания состояния микрообъектов используется некоторое волновое поле, характеризуемое волновой функцией (Ψ-функция). Эта функция определяет вероятности возможных состояний микрообъекта, т. е. характеризует потенциальные возможности проявления тех или иных его свойств. Закон изменения функции Ψ в пространстве и времени (уравнение Шредингера), позволяющий найти эту функцию, играет в квантовой теории ту же роль, что в классической механике законы движения Ньютона. Решение уравнения Шредингера во многих случаях приводит к дискретным возможным состояниям системы. Так, например, в случае атома получается ряд волновых функций для электронов, соответствующих различным (квантованным) значениям энергии. Система энергетических уровней атома, рассчитанная методами квантовой теории, получила блестящее подтверждение в спектроскопии. Переход атома из основного состояния, соответствующего низшему энергетическому уровню Е, в какое-либо из возбужденных состояний Ei происходит при поглощении определенной порции энергии Еi — Е. Возбужденный атом переходит в менее возбужденное или основное состояние обычно с испусканием фотона. При этом энергия фотона hv равна разности энергий атома в двух состояниях: hv= Ei— Еk где h — постоянная Планка (6,62·10 —27 эрг·сек), v — частота света.

Кроме атомных спектров, квантовая теория позволила объяснить и другие свойства атомов. В частности, были объяснены валентность, природа химической связи и строение молекул, создана теория периодической системы элементов.

глава 1

Main page / Генетика XXII века / АТОМЫ, АТОМНЫЕ ОБОЛОЧКИ / Атомы. Ядро атома. Протоны, нейтроны, электроны. Сильное взаимодействие. Дальтон, а.е.м. Планетарная модель атома. Стационарные орбиты. Электронные оболочки. Физические модели. Ионы. Стремление к минимуму энергии. Потенциальная энергия

раздел 1

глава 1

глава 2

Содержание

Клетка состоит из молекул, а молекулы – из атомов, и именно поэтому, вопреки традиции, мы начнем с самого начала – с атомов. Мы узнаем – из чего они состоят и как между собой взаимодействуют. Для того, чтобы понимать в общих чертах разные генетические механизмы, слишком детально представлять себе устройство атома, конечно, не обязательно, но если ты хочешь более глубоко разобраться в межмолекулярных взаимодействиях, на которых и строится собственно вся биохимия, то без понимания того, как устроены атомные электронные оболочки, уж точно не обойтись, потому что именно взаимодействие электронных атомных оболочек, именно поведение электронов, расположенных на атомных оболочках — все это и является «химией» — как органической, так и неорганической.

Читайте также:  Как_подключить_высокоскоростное_подключение

Живая клетка представляет собой настолько поразительный организм, что для нее квантовая физика, физика элементарных частиц являются не чем-то далеким и отвлеченным, а самым что ни на есть актуальным, злободневным, данным ей в непосредственном «ощущении». Например, клеточные мембраны представляют собой настолько филигранно работающие механизмы, что кроме осуществления транспорта довольно крупных ионов они способны управлять даже отдельными протонами. А переконфигурация электронных облаков — совершенно обыденное дело при разнообразных превращениях веществ внутри и вовне клетки. Если ты не знаешь, что такое ионы, протоны и электронные облака, то сейчас мы это исправим.

Я прекрасно понимаю, что у многих есть аллергия на физику. Многие еще в детстве получили такую прививку, после которой уже даже и пробовать не хочется разобраться в устройстве атома. Но при определенной степени упрощения всё тут обстоит довольно просто — попробуй, увидишь.

Представить себе какой-нибудь атом можно довольно просто. Представь себе нечто вроде солнечной системы, ядро которой состоит из одного или нескольких тяжелых комочков материи, а вокруг ядра вращаются более мелкие. Это и есть самая элементарная картина атома.

Тяжелые частицы, находящиеся в ядре атома, бывают двух типов: протоны и нейтроны. На этой картинке мы тоже видим два вида шариков, окрашенных в разные цвета. Каждый протон имеет положительный электрический заряд, равный условной единице (+1), в то время как нейтрон электрически нейтрален, т.е. электрического заряда у него нет. Протоны и нейтроны почти одинаковы по массе и по размеру. Протоны и нейтроны очень плотно упакованы в ядре, тесно прижимаются друг к другу. Плотность материи в ядре такая, что кубический сантиметр такого вещества весил бы пол-миллиарда тонн!! Из такого материала состоят нейтронные звезды. Если такой кубик уронить себе под ноги, то он в силу своей огромной массы и маленького размера пролетел бы сквозь всю Землю, практически не замечая сопротивления — как сквозь газ, и так и продолжал бы летать туда-сюда вокруг центра тяжести Земли, делая дырку за дыркой.

За счет чего же протоны и нейтроны так притягиваются друг к другу? Ведь если протоны заряжен положительно, и если они так близко друг к другу расположены, то они должны отталкиваться друг от друга с огромной силой! Так и есть, они и отталкиваются, и энергия атомного взрыва – это и есть энергия разлетающихся друг от друга положительно заряженных протонов. Но есть другая сила, которая притягивает друг к другу и протоны к протонам, и нейтроны к нейтронам, и протоны к нейтронам. Эта сила называется «сильным взаимодействием», и работает она только на очень маленьких расстояниях. Стоит лишь немного подальше оттащить один протон от другого, как сильное взаимодействие между ними резко ослабнет, сила электрического отталкивания пересилит, и протоны разлетятся в стороны, и атом распадется с выделением большой энергии.

Эта сила никак себя не показывает в нашей обыденной жизни. Мы ходим по Земле, а не улетаем в космос, благодаря гравитации, которую пока что условно будем считать «силой». Кроме этого, мы везде вокруг себя видим проявления электрической и магнитной сил, которые являются на самом деле единой электромагнитной силой. С электричеством мы сталкиваемся не только тогда, когда суем вилку в розетку. Вот еще пример: трение, столь привычное нам, это тоже результат того, что электроны, принадлежащие атомам одной поверхности, вступают во взаимодействие с электронами, принадлежащими атомам другой поверхности, что и создает трение даже в том случае, когда обе поверхности будут идеально ровными на наш взгляд. А вот с сильным взаимодействием мы никаким образом в своем быту непосредственно не пересекаемся, хотя весь мир атомов, из которых мы состоим, обладает такой стабильностью именно потому, что нейтроны и протоны в ядре атомов очень мощно притягиваются ею друг к другу.

Мы видим на этой картинке и вращающиеся вокруг ядра электроны. По сравнению с протоном, электрон очень мал. Масса электрона примерно в 2000 раз меньше массы протона.

Поскольку масса протона исключительно мала, то измерять ее в граммах было бы совершенно бессмысленно — пришлось бы писать слишком много нулей после запятой. Гораздо проще массу атомов и молекул измерять какой-то такой величиной, которая сравнима с ними. Поэтому сделали очень просто: ввели атомную единицу массы (а.е.м.), равную среднему между массами протона и нейтрона. Так как эти массы почти равны, то для простоты будем считать, что одна а.е.м равна массе одного протона. Часто вместо а.е.м. используют термин «дальтон» (Да), и пишут, например, так: «белок кальмодулин имеет молекулярный вес около 16700 Да».

Каждый электрон имеет отрицательный электрический заряд, также равный условной единице со знаком минус (-1). Потому-то электроны и привязаны к атомному ядру — между ними и протонами возникает сильное электрическое притяжение. Есть очень интересные квантовые эффекты, которые обеспечивают стабильность атома, из-за которых электроны не падают на протоны, а остаются на своих «орбитах».

В любом атоме число протонов и число электронов одинаково, поэтому сумма положительных зарядов уравновешивается суммой отрицательных, так что на достаточном расстоянии от атома он является электрически нейтральным.

Электроны, хоть и привязаны к ядру очень прочно, все же могут быть оторваны от него ещё большей силой. Бывает и так, что при некоторых обстоятельствах атом захватывает дополнительные электроны. Если атом отдал один свой электрон (или несколько электронов), то теперь в нем электронов стало меньше, чем протонов, и атом становится положительно заряженным. Такой атом уже называется «ион», и в данном случае — это положительно заряженный ион. Если же атом захватил один или несколько лишних электронов, то он становится отрицательно заряженным ионом.

Количество протонов внутри ядра атома обозначается в физике буквой «Z», и это число имеет ключевое, огромное значение. Именно это и определяет — атом какого химического элемента находится перед нами. Ни количество нейтронов, ни количество электронов на это НЕ влияют. Если в ядре атома есть лишь один протон, то перед нами водород, сколько бы нейтронов и электронов там бы ни было. Если два протона, то перед нами гелий, и так далее. Порядковый номер элемента в периодической таблице элементов и показывает — сколько в его ядре находится протонов.

Все протоны совершенно одинаковы, идентичны, и все нейтроны одинаковы, и все электроны. И если из ядра гелия выбить один протон, то мы получим самый настоящий водород, неотличимый от других атомов водорода. И если из ядра свинца выбить три протона, то мы получим самое настоящее золото. И если из ядра ртути выбить один протон, то снова получим золото. Такие вещи ученые и сейчас уже умеют делать, но начать промышленное производство золота таким путем не выйдет, так как оно получается намного дороже того, которое можно купить на рынке.

Но если электроны, «вращающиеся» вокруг ядра, не оказывают никакого влияния на то, какой перед нами химический элемент, то это не значит, что они совсем не важны. С точки зрения химии, с точки зрения химических взаимодействий они как раз оказываются важнее, чем протоны в ядре, и легко понять – почему так. Ведь когда два атома приближаются друг к другу, то они начинают взаимодействовать между собой именно своими «электронными оболочками», то есть совокупностью «вращающихся» вокруг ядер электронов. Именно поэтому химические свойства элементов в гораздо большей степени зависят от того — как именно эти электроны начнут между собой взаимодействовать, чем от того, сколько там внутри протонов и тем более нейтронов.

Читайте также:  Уголок_для_плитки_нержавейка

Для того, чтобы понять, как именно электронные оболочки соседних атомов взаимодействуют друг с другом, нам надо для начала разобраться в том, как именно электроны в атомах располагаются на своих местах.

Знания о том, как электроны располагаются в атоме, или, иначе говоря, как устроены атомные электронные оболочки, не просто проверены тысячами экспериментов за последние сто лет, но на основании этих знаний еще и построены приборы, ставшие неотъемлемой частью нашей жизни, и эти приборы работают и приносят нам удовольствие:) А значит мы довольно хорошо понимаем устройство атомов, каким бы странным нам порой оно ни казалось. Мир атома слишком сильно отличается от мира привычных нам явлений. Эти отличия огромны, они порой невообразимы, но ученые научились понимать даже то, что они уже не в силах себе вообразить, и для этого им очень пригодились «модели». Нет, не те, что ходят по подиуму, хотя и те тоже вполне замечательны:)

Модель — это схематическое изображение какого-то объекта или процесса. Например, атом мы представили себе как ядро, состоящее из твердых массивных частичек, вокруг которого по орбитам носятся электроны. Это – планетарная модель атома. Вместо звезды тут мы поместили ядро атома, а вместо планет — электроны.

Эта схема понятна, проста, легко вообразима, и во многих случаях ее достаточно для адекватного понимания тех или иных физических процессов, но, пользуясь моделями, мы обязательно должны помнить о том, что это именно модель, а не фотография, и что на самом деле атом устроен так сложно, что непротиворечиво изобразить это одной картинкой мы не в состоянии. Поэтому всякая модель обычно делает для нас зримым, легко представимым лишь какой-то один аспект реальности, намеренно упуская из виду другие. Грамотность ученого заключается в том числе и в том, что он должен уметь пользоваться определенными моделями лишь там, где это уместно, и при необходимости или дополнять модель новыми элементами, или переходить от одной модели к другой.

Атомы очень стабильны, и состоящие из них молекулы тоже зачастую очень устойчивы, и из них состоят многие весьма устойчивые вещества, из которых мы можем строить весьма прочные вещи и пользоваться ими. Но если протоны и электроны с такой силой тянутся друг к другу, то что же им мешает в конце концов притянуться окончательно и слиться? Этим вопросом сто лет назад задавались многие физики, исследующие атом, и ответа так и не нашли. И не удивительно, ведь они пользовались слишком упрощенной планетарной моделью атома. Поняв это, они решили так изменить модель, чтобы она соответствовала экспериментальным данным. Опираясь на эксперимент, физики дополняли и усложняли модель атома, и сейчас мы узнаем — что у них получилось.

Новая модель представляет собою атомное ядро, окруженное несколькими орбитами, и электроны могут находиться только (!) на этих орбитах. Находиться между орбитами они не могут, у них нет такой физической возможности! Непривычно, да? Поэтому эти орбиты называют «стационарными орбитами». Еще их называют «уровнями», и так мы и будем их называть.

На первом, ближайшем к ядру уровне, может находиться максимум два электрона. На нем может не быть электронов вообще, или там может быть один электрон, как в атоме водорода, или два, как в атоме гелия, но больше двух электронов на первом уровне не может быть никак. Никогда. Ни при каких обстоятельствах. Первый уровень мы можем графически изображать как сферу вокруг ядра атома. Электроны могут находиться в любой точке этой сферы. В упрощенных, двумерных моделях, нарисованных на бумаге, первый уровень изображается просто как окружность, в центре которой находится ядро. На втором уровне любого атома может находиться максимум восемь электронов. Позже станет ясно — почему именно восемь.

Пользуясь этой моделью, мы можем теперь указать несколько закономерностей в поведении атомов, которые очень важны. Первая из них — это стремление электронов занимать более близкие к ядру уровни. Это можно легко представить, пользуясь аналогией из нашего макромира. (Очень важно помнить, что аналогия ничего не доказывает – она только демонстрирует, и это верно как в психологии, так и в физике и любой другой науке). Если положить мяч на склон холма, то он будет притягиваться к Земле, и это притяжение заставит его скатиться вниз настолько низко, насколько это возможно — на площадку перед холмом. Электроны ведут себя аналогично: протоны их притягивают, и они спрыгивают на самые нижние уровни, если это только возможно, если уровень еще не заполнен электронами до максимума. Такое поведение материальных систем называют стремлением к минимуму энергии. Это очень важный принцип, который с успехом можно применять и в космологии, и в изучении реакций между молекулами.

Когда я поднимаю с Земли мяч, кладу его на склон холма и отпускаю, он в результате притяжения Земли катится вниз: система «Земля-мяч» тоже стремится к минимуму энергии. Сейчас я объясню это более подробно. Когда я поднимаю мячик и кладу его на склон холма, он, благодаря наличию силового гравитационного поля Земли, притягивающего его, получает в этом поле потенциальную энергию — то есть теперь потенциально он способен двигаться, если мы его отпустим, и когда мяч докатится до земли, он будет иметь минимальную потенциальную энергию, доступную для него на данный момент. Аналогично дела обстоят и в атоме.

Если я захочу поднять ведро с водой на вершину холма, то мне надо будет потратить для этого энергию — взять ведро и, преодолевая влияние гравитационного поля Земли, поднять наверх. Мы говорим, что поднимая воду, я совершаю работу против направления силового поля гравитации, которое притягивает ведро вниз. Совершая работу против направления силового поля, я трачу энергию, но энергия никуда в природе не пропадает — она переходит из одного состояния в другое, поэтому если мы рассматриваем систему «Земля-ведро» в состоянии, когда ведро стоит под холмом, и в состоянии, когда оно поднято на вершину, то мы говорим, что во втором случае система «Земля-ведро» приобрела дополнительную энергию — ту самую, которая была мною потрачена, чтобы поднять его наверх. И теперь, когда ведро стоит на холме, вся составляющая его материя обладает дополнительной потенциальной энергией. Эта энергия при случае может высвободиться снова — например, вода, стекая вниз, может крутить лопасти турбины электростанции, и тогда потенциальная энергия воды превратится в электрическую энергию. Итак, энергия, изначально запасенная в моих мышцах в виде химической энергии белков, жиров и углеводов, была мною потрачена на подъем ведра, при этом она перешла в «потенциальную энергию в гравитационном поле Земли» ведра, стоящего на вершине холма.

Читайте также:  Молоко_свернулось_при_кипячении_что_можно_приготовить

Мы обязательно в будущем более подробно разберемся – что такое «энергия», а пока пойдем дальше.

Атом – его состав и структура

Атом – основная единица элементов. Состав атома и его строение определяет различные свойства элементов. Например, состав атома кристалла кремния будет отличаться от структуры, что представляет, например, вещество уран.
Слово “атом” происходит от греческих корней “а”(без) и “том” (вырезать) что означает «неделимый». Вплоть до 20-го века атомы считались минимально возможными частицами.

Структура атома

Ядро является центральным, очень плотным компонентом атома. Оно состоит из протонов и нейтронов (совместно называемых нуклонами) и отвечает за большую часть атомной массы. Протоны и нейтроны удерживаются вместе в ядре так называемым сильным ядерным взаимодействием (которое является самой сильной известной силой во Вселенной). Вокруг ядра находится облако гораздо меньших и более легких электронов, которые притягиваются к ядру электромагнитной силой от взаимодействия с протонами. Различные количества протонов, нейтронов и электронов приводят к тому, что атом обладает различными химическими свойствами, которые определяют, что это за элемент.

Атомы невообразимо малы, а их ядра в 1000 раз меньше. На самом деле один кубический сантиметр кремния, содержит приблизительно 5 х 10 22 атома (это 5 с 22 нулями после него!). Это масштабы Вселенной, чтобы увидеть визуальное представление о том, насколько они малы.

Протоны

Протоны – это положительно заряженные частицы, которые находятся внутри ядра атома.
Элемент можно распознать по числу протонов в ядре одного из своих атомов. Кроме того, число протонов определяет место элемента в периодической таблице элементов. Например, состав атома углерода имеет ровно 6 протонов в своем ядре и, таким образом, номер 6 в периодической таблице элементов, торий имеет ровно 90 протонов и, таким образом, номер 90 в периодической таблице элементов.
Протоны отталкиваются друг от друга электромагнитной силой, но стягиваются вместе сильной силой, которая сильнее на коротких расстояниях (эти расстояния составляют около ферми или 10-15 м). Протоны очень маленькие, около 10-15 м в 10 000 раз меньше атома! Несмотря на свои невероятно малые размеры, протоны толкают друг друга с огромной силой, около 100 Н, сравнимой с весом маленькой собаки!
Заряд протона в точности равен и противоположен заряду электрона. Поэтому число электронов в нейтральном атоме всегда равно числу протонов. Протоны состоят из более мелких частиц, называемых кварками, которые также составляют нейтроны.
Число протонов в ядре называется атомным номером, и это число определяет, каким элементом является вещество. Другими словами, изменение числа протонов, изменяет элемент. Это число протонов (атомный номер) изменяется, когда ядро подвергается бета-распаду или альфа-распаду в любой из его различных форм.
Сложность намеренного изменения количества протонов в ядре велика. Вот почему алхимия (средневековая практика превращения свинца в золото) так долго терпит неудачу!

Нейтроны

Нейтроны имеют ту же массу, что и протоны, что делает их легко определяемыми, сколько находятся в составе ядра атома.
Простое вычитание числа протонов из атомной массы атома даст число нейтронов. Например, цезий является номером 55 в периодической таблице элементов и, следовательно, имеет 55 протонов; кроме того, его атомная масса (обычно также найденная в периодической таблице), как известно, составляет 133 (единицы атомной массы). Вычитание 55 из 133 дает 78, то есть число нейтронов в атоме. Один и тот же тип атома (определяемый количеством протонов) может иметь разное количество нейтронов. Они называются различными изотопами атома. Например, углерод-12 является одним изотопом углерода, а углерод-14 – другим изотопом углерода.

Имеется общее название составляющих атомного ядра. Нуклон – частица из протона и нейтрона, которые образуют ядро. Нуклиды – совокупность атомов с определенным значением нейтронов и протонов: одинаковое число протонов, но разным числом нейтронов. Нуклоны и нуклиды разные понятия.

Электроны

Электроны – это отрицательно заряженные частицы, которые существуют в облаке вокруг ядра атома. Они невообразимо малы, настолько малы, что квантовая механика необходима для объяснения их специфического поведения, и насколько физика смогла определить, они являются фундаментальной частицей. Лучше всего представить электроны как крошечные частицы, которые” вращаются ” вокруг ядра. Их радиус настолько мал, что никто не смог его обнаружить, но он невероятно круглый. Если бы электрон был увеличен до размера Солнечной системы, он все равно выглядел бы сферическим в пределах толщины человеческого волоса.

  • Масса 9.11×10 -31 кг
  • Радиус менее 10 -18 м
  • Отклонение от сферы менее 10 -26 м

Состав атома определяет одинаковое количество протонов и электронов, однако он может потерять или приобрести электрон(ы) становится «несбалансированным». Неуравновешенный атом называется ионом; если он получает электрон (таким образом, имея их больше, чем протонов), он становится отрицательно заряженным ионом или анионом. Если происходит обратное, и атом теряет электрон, он становится положительно заряженный ион или катион. Ионы могут соединяться с другими ионами, создавая большое разнообразие различных смесей.
Один из способов, при котором состав атомов получает или теряет электроны, – это излучение высокой энергии. Это излучение вызывает образование ионов и в результате называется ионизирующим излучением.

Электроны и электричество

Электричество – это поток электронов через проводник, обычно в виде проволоки, этот поток называется электрическим током.

Чтобы этот поток произошел, электроны должны разорвать свою атомную связь (электричество – это поток электронов, а не их поток с ядрами, с которыми они связаны). Разрыв атомной связи между электроном и его ядром требует ввода энергии, которая заставляет электрон преодолевать электромагнитную силу, сдерживающую его, и таким образом свободно течь.

Проводящий материал

Все формы материи содержат электроны, однако в некоторых материалах они более свободно связаны с их ядрами. Эти материалы (известные как проводники или металлы) требуют очень мало энергии для создания электрического тока, потому что слабо связанные электроны требуют гораздо меньше энергии для преодоления электромагнитной силы, удерживающей их на месте.

Что генерирует поток электронов?

Поток электронов можно генерировать различными способами, но основные из них следующие:

  • Электрические генераторы – это устройства, использующие принцип электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция это процесс перемещения проводника через магнитное поле с целью создания электронного потока. Требуется только относительное движение проводника и магнитного поля, что означает, что магнитное поле может двигаться, пока проводник неподвижен. Когда электроны в проводнике проходят через магнитное поле (если поле достаточно сильное, а относительная скорость проводников через поле достаточно быстрая), то связи с их ядрами будут разорваны и будет индуцирован поток. Для того чтобы вызвать высокий уровень электронного потока, необходимо большое количество энергии для создания относительной скорости между проводником и магнитами.
  • Химические реакции внутри батарей также создают электродвижущую силу, заставляющую электроны течь по цепи.
  • Фотоны (энергия света) также могут вызывать поток электронов, когда они сталкиваются с фотоэлектрической ячейкой расположенной в солнечной панели.

Таким образом, структура или состав атома определяет принадлежность к тому или иному химическому элементу.

Ссылка на основную публикацию
Яблочное_пюре_на_терке_на_зиму
Яблочное пюре на зиму в домашних условиях, 5 самых простых рецептов Пюреобразные заготовки на зиму из свежих фруктов – прекрасный...
Энергосбытовая_организация_и_гарантирующий_поставщик
Калужская сбытовая компания Гарантирующий поставщик Энергосбытовая компания - гарантирующий поставщик Гарантирующий поставщик – это участник оптового и розничных рынков электрической...
Энерготехснаб_иваново_официальный_сайт_каталог_цены
Лампы Иваново Адрес: г. Иваново, ул. Почтовая, д.48 Тел.: (4932) 41-24-50, 41-75-56, 30-41-78 Офис и Склад: г. Иваново, ул. Бубнова,...
Яблочный_компот_на_зиму_рецепт
Компот из яблок на зиму воскресенье, 5 августа 2018 г. У меня просветление: почти за 4 года существования нашего сайта...
Adblock detector