Questions "En quoi consiste la matière ?", "Quelle est la nature de la matière ?" a toujours occupé l'humanité. Depuis l'Antiquité, les philosophes et les scientifiques ont cherché des réponses à ces questions, créant des théories et des hypothèses à la fois réalistes et complètement étonnantes et fantastiques. Cependant, il y a littéralement un siècle, l'humanité s'est approchée autant que possible de l'élucidation de ce mystère en découvrant la structure atomique de la matière. Mais quelle est la composition du noyau d'un atome ? De quoi est-il fait ?
De la théorie à la réalité
Au début du XXe siècle, la structure atomique avait cessé d'être une simple hypothèse, mais était devenue un fait absolu. Il s'est avéré que la composition du noyau d'un atome est un concept très complexe. Il contient des charges électriques. Mais la question se pose: la composition de l'atome et du noyau atomique comprend-elle ou non des quantités différentes de ces charges ?
Modèle planétaire
Au départ, on pensait que l'atome était construit comme notre système solaire. CependantIl s'est rapidement avéré que ce point de vue n'était pas tout à fait correct. Le problème d'un transfert purement mécanique de l'échelle astronomique de l'image à une zone qui occupe des millionièmes de millimètre a conduit à un changement significatif et dramatique dans les propriétés et les qualités des phénomènes. La principale différence était les lois et les règles beaucoup plus strictes selon lesquelles l'atome est construit.
Inconvénients du modèle planétaire
Premièrement, puisque les atomes de même nature et élément doivent être exactement les mêmes en termes de paramètres et de propriétés, les orbites des électrons de ces atomes doivent également être les mêmes. Cependant, les lois du mouvement des corps astronomiques ne pouvaient apporter de réponses à ces questions. La deuxième contradiction réside dans le fait que le déplacement d'un électron le long de l'orbite, si des lois physiques bien étudiées lui sont appliquées, doit nécessairement s'accompagner d'un dégagement permanent d'énergie. En conséquence, ce processus conduirait à l'épuisement de l'électron, qui finirait par s'éteindre et même tomber dans le noyau.
Structure de l'onde mèreet
En 1924, le jeune aristocrate Louis de Broglie a proposé une idée qui a bouleversé les idées de la communauté scientifique sur des questions telles que la structure de l'atome, la composition des noyaux atomiques. L'idée était qu'un électron n'est pas simplement une boule en mouvement qui tourne autour du noyau. Il s'agit d'une substance floue qui se déplace selon des lois ressemblant à la propagation des ondes dans l'espace. Assez rapidement, cette idée s'est étendue au mouvement de tout corps dansen général, expliquant que nous ne remarquons qu'un côté de ce même mouvement, mais que le second ne se manifeste pas réellement. Nous pouvons voir la propagation des ondes et ne pas remarquer le mouvement de la particule, ou vice versa. En fait, ces deux côtés du mouvement existent toujours, et la rotation d'un électron en orbite n'est pas seulement le mouvement de la charge elle-même, mais aussi la propagation des ondes. Cette approche est fondamentalement différente du modèle planétaire précédemment accepté.
Fondation élémentaire
Le noyau d'un atome est le centre. Les électrons tournent autour de lui. Tout le reste est déterminé par les propriétés du noyau. Il est nécessaire de parler d'un concept tel que la composition du noyau d'un atome à partir du point le plus important - à partir de la charge. Un atome contient un certain nombre d'électrons qui portent une charge négative. Le noyau lui-même a une charge positive. Nous pouvons en tirer certaines conclusions:
- Un noyau est une particule chargée positivement.
- Autour du noyau se trouve une atmosphère palpitante créée par les charges.
- C'est le noyau et ses caractéristiques qui déterminent le nombre d'électrons dans un atome.
Propriétés du noyau
Le cuivre, le verre, le fer, le bois ont les mêmes électrons. Un atome peut perdre quelques électrons ou même tous. Si le noyau reste chargé positivement, il est capable d'attirer la bonne quantité de particules chargées négativement d'autres corps, ce qui lui permettra de survivre. Si un atome perd un certain nombre d'électrons, la charge positive du noyau sera supérieure au reste des charges négatives. ÀDans ce cas, l'atome entier acquerra une charge en excès, et on peut l'appeler un ion positif. Dans certains cas, un atome peut attirer plus d'électrons, puis il se chargera négativement. Par conséquent, on peut l'appeler un ion négatif.
Combien pèse un atome ?
La masse d'un atome est principalement déterminée par le noyau. Les électrons qui composent l'atome et le noyau atomique pèsent moins d'un millième de la masse totale. Étant donné que la masse est considérée comme une mesure de la réserve d'énergie d'une substance, ce fait est considéré comme extrêmement important lors de l'étude d'une question telle que la composition du noyau atomique.
Radioactivité
Les questions les plus difficiles se sont posées après la découverte des rayons X. Les éléments radioactifs émettent des ondes alpha, bêta et gamma. Mais un tel rayonnement doit avoir une source. Rutherford en 1902 a montré qu'une telle source est l'atome lui-même, ou plutôt le noyau. D'autre part, la radioactivité n'est pas seulement l'émission de rayons, mais aussi la transformation d'un élément en un autre, aux propriétés chimiques et physiques complètement nouvelles. Autrement dit, la radioactivité est un changement dans le noyau.
Que savons-nous de la structure nucléaire ?
Il y a presque cent ans, le physicien Prout a avancé l'idée que les éléments du tableau périodique ne sont pas des formes aléatoires, mais des combinaisons d'atomes d'hydrogène. Par conséquent, on pourrait s'attendre à ce que les charges et les masses des noyaux soient exprimées en termes de charges entières et multiples de l'hydrogène lui-même. Cependant, ce n'est pas tout à fait vrai. En étudiant les propriétés de l'atomenoyaux à l'aide de champs électromagnétiques, le physicien Aston a établi que les éléments dont les poids atomiques n'étaient pas des entiers et des multiples, en fait, sont une combinaison de différents atomes, et non une seule substance. Dans tous les cas où la masse atomique n'est pas un nombre entier, on observe un mélange de différents isotopes. Ce que c'est? Si nous parlons de la composition du noyau d'un atome, les isotopes sont des atomes de même charge, mais de masses différentes.
Einstein et le noyau de l'atome
La théorie de la relativité dit que la masse n'est pas une mesure par laquelle la quantité de matière est déterminée, mais une mesure de l'énergie que possède la matière. En conséquence, la matière peut être mesurée non pas par la masse, mais par la charge qui compose cette matière et l'énergie de la charge. Lorsque la même charge s'approche d'une autre identique, l'énergie augmentera, sinon elle diminuera. Ceci, bien sûr, ne signifie pas un changement dans la matière. En conséquence, à partir de cette position, le noyau d'un atome n'est pas une source d'énergie, mais plutôt un résidu après sa libération. Il y a donc une certaine contradiction.
Neutrons
Les Curies, bombardés de particules alpha de béryllium, ont découvert des rayons incompréhensibles qui, entrant en collision avec le noyau d'un atome, le repoussent avec une grande force. Cependant, ils sont capables de traverser une grande épaisseur de matière. Cette contradiction a été résolue par le fait que la particule donnée s'est avérée avoir une charge électrique neutre. En conséquence, il a été appelé le neutron. Grâce à d'autres recherches, il s'est avéré que la masse du neutron est presque la même que celle du proton. D'une manière générale, le neutron et le proton sont incroyablement similaires. En considérantA partir de cette découverte, il a été définitivement possible d'établir que la composition du noyau d'un atome comprend à la fois des protons et des neutrons, et en quantités égales. Tout s'est progressivement mis en place. Le nombre de protons est le numéro atomique. Le poids atomique est la somme des masses des neutrons et des protons. Un isotope peut également être appelé un élément dans lequel le nombre de neutrons et de protons ne sera pas égal. Comme indiqué ci-dessus, dans un tel cas, bien que l'élément reste essentiellement le même, ses propriétés peuvent changer considérablement.
