Атом

Атомдар (от бор. грек. ἄτομος «бүленмәй, киҫкеләнмәй») —микроскопик ҙурлыҡтағы һәм массалы матдә киҫәксәһе, химик элементтың үҙенсәлектәрен йөрөтөүсе иң бәләкәй өлөшө.

Гелий атомы ядроһы һәм уның сағыштырма күләме

Атомдар йәҙрәнән һәм электрондарҙан тора (дөрөҫөрәге, электрон «болотонан»). Атом йәҙрәһе протондарҙан һәм нейтрондарҙан тора. Йәҙрәлә нейтрондар һаны төрлөсә булыуы мөмкин: нулдән алып бер нисә тиҫтәгә тиклем. Әгәр электрондар һаны йәҙрәләге протондар һанына тап килһә, дөйөм алғанда атом электр нейтраль була. Юғиһә, ниндәйҙер ыңғай йәки кире зарядҡа эйә һәм ион тип атала. Ҡайһы бер осраҡтарҙа атомдар электронейтраль система тигәнде аңлата, уларҙа йәҙрәнең заряды электрондарҙың дөйөм зарядына тиң була, шуның менән уларҙы электр зарядлы иондар менән ҡапма-ҡаршы ҡуялар..

Атомдың бөтә массаһын тиерлек (99,9 %) йөрөткән йәҙрә ыңғай зарядлы протондарҙан һәм бер-береһенә ныҡлы тәьҫир итешеү юлы менән бәйләнгән зарядһыҙ нейтрондарҙан тора. Атомдар йәҙрәләге протондар һәм нейтрондар һаны буйынса классификациялана: протондарының һаны Z Менделеевтың периодик системаһындағы атомдың серия һанына тап килә һәм уның ниндәйҙер химик элементҡа ҡарауын билдәләй, ә N нейтрондарының һаны — был элементтың билдәле бер изотопы.Йәҙрәлә нейтрон булмаған берҙән-бер тотороҡло атом — еңел водород (протий). Z һаны шулай уҡ атом йәҙрәһенең дөйөм ыңғай электр зарядын (Z×e) һәм уның күләмен билдәләүсе нейтраль атомдағы электрондар һанын билдәләй..

Атом-ара бәйләнештәр менән бәйләнеп атомдар молекулалар барлыҡҡа килтерә.

Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие их взаимодействия. Фермионы — слева, бозоны — справа. (пункты на картинке кликабельны)

Төшөнсә тарихы

Атом төшөнсәһен материяның иң бәләкәй өлөшө тип тәүләп боронғо һинд һәм грек философтары атай. XVII һәм XVIII быуаттарҙа химиктар, ҡайһы бер матдәләрҙе химик ысулдар менән состав элементтарына артабан бүлеү мөмкин түгеллеген күрһәтеп, был идеяны эксперименталь рәүештә раҫлай алған. Әммә XIX быуат аҙағы — XX быуат башында физиктар субатом киҫәксәләрҙе һәм атомдың композицион төҙөлөшөн таба, атом исеме бирелгән реаль киҫәксәнең ысын барлыҡта бүленеүе асыҡланды.

1860 йылда Карлсруэла (Германия) халыҡ-ара химиктар съезында молекула һәм атом төшөнсәләрен билдәләү ҡабул ителә. Атом — химик элементтың ябай һәм ҡатмарлы матдәләр составына ингән иң бәләкәй киҫәксәһе.

Атом моделе

• Материя киҫәктәре. Демокрит, матдәнең үҙенсәлектәре атомдарҙың формаһы, массаһы һәм башҡа үҙенсәлектәре менән билдәләнә, тип иҫәпләгән. Мәҫәлән, янғын атомдарында ут үткер, шуға күрә ут бешерергә һәләтле, ҡаты есемдәрҙә тупаҫ, шуға күрә улар бер-береһенә ныҡлап тотона, һыуҙа шыма, шуға һыу ағырға һәләтле. Хатта кеше күңеле лә, Демокрит буйынса, атомдарҙан тора.
• Томсондың 1904 йылдағы атом моделе («Йөҙөмлө пудинг» моделе). J. J. Томсон атомды уның эсендә электрондар ҡамалған ҡайһы бер ыңғай зарядлы есем тип ҡарарға тәҡдим итә. Резерфордтың альфа киҫәксәләре менән үткәргән тәжрибәһенән һуң был модель кире ҡағыла.
• Нагаоканың тәүге планетар атом моделе. 1904 йылда япон физигы Хантаро Нагаока Сатурн планетаһы аналогияһы буйынса төҙөлгән атом моделен тәҡдим итә. Был моделдә электрондар орбиталарҙа ҙур булмаған ыңғай йәҙрә тирәләй әйләнеп, ҡулсаларға берләштерелә. Модель хаталы булып сыҡты
• Бор-Резерфордтың планетар атом моделе. 1911 йылда Эрнест Резерфорд, бер нисә тәжрибә үткәреп, атом — планеталар системаһының бер төрө тигән һығымтаға килә, унда электрондар орбитала атом уртаһында урынлашҡан ауыр ыңғай зарядлы йәҙрә тирәләй хәрәкәт итә («Атомдың Резерфорд моделе»). Әммә атомдың был тасуирламаһы классик электродинамика менән конфликтҡа инә. Шуныһы мәғлүм: классик электродинамикаға ярашлы, центрипеталь тиҙлек менән хәрәкәт иткәндә электрон электромагнит тулҡындар бүлеп сығарыуға, тимәк, энергияһын юғалтырға тейеш. Иҫәпләүҙәр күрһәтеүенсә, бындай атомдағы электрондың йәҙрәгә эләгеү ваҡыты бөтөнләй әһәмиәтһеҙ. Атомдарҙың тотороҡлолоғон аңлатыр өсөн Нильс Борға постулаттар индерергә тура килә, уға ярашлы атомда электрон махсус энергия хәлендә энергияһын юғалтмай («Атомдың Бор-Резерфорд моделе»). Борҙың постулаттарын индереү кәрәклеге классик механиканың атомды тасуирлауҙа ҡулланылмауын аңлау эҙемтәһе була. Атомдың нурланышын артабан өйрәнеү квант механикаһын булдырыуға килтерә, был күҙәтелгән факттарҙың күпселеген аңлатырға мөмкинлек бирә.

Атомдың квант-механик моделе

Атомдың хәҙерге заман моделе — Бор-Резерфорд планета моделендә төҙөлгән. Хәҙерге моделгә ярашлы, атом йәҙрәһе ыңғай зарядлы протондарҙан һәм зарядһыҙ нейтрондарҙан тора һәм кире зарядлы электрондар менән уратып алынған. Әммә квант механикаһы идеялары электрондар йәҙрә тирәләй ниндәй ҙә булһа аныҡ траекториялар буйлап хәрәкәт итә тип фаразларға мөмкинлек бирмәй (электрондың атомдағы координатаһының билдәһеҙлеген атомдың ҙурлығы менән сағыштырырға мөмкин).

Атомдарҙың химик үҙенсәлектәре электрон ҡабығының конфигурацияһы менән билдәләнә һәм квант механикаһы тарафынан тасуирлана. Периодик таблицала атомдың торошо уның йәҙрәһенең электр заряды (йәғни протондар һаны) менән билдәләнә, шул уҡ ваҡытта нейтрондар һаны химик үҙенсәлектәргә төптән йоғонто яһамай; был осраҡта йәҙрәләге нейтрондар, ҡағиҙә булараҡ, протондарҙан күберәк (ҡара: атом йәҙрәһе). Әгәр атом нейтраль хәлдә булһа, ундағы электрондар һаны протондар һанына тиң. Атомдың төп өлөшө йәҙрәлә тупланған, ә электрондарҙың атомдың дөйөм массаһындағы масса өлөшө әһәмиәтһеҙ (йәҙрә массаһының бер нисә йөҙҙән бер өлөшө).

Атом массаһы, ҡағиҙә булараҡ, углерод ¹²C тотороҡло изотопы атомы массаһының 1⁄12 өлөшөнә тиң масса (дальтон) атом берәмектәрендә үлсәнә.

Атом төҙөлөшө

Субатом ктҫәксәләре

Атом һүҙе тәүге мәғәнәлә бәләкәйерәк өлөштәргә бүленмәгән киҫәксәне аңлатһа ла, фәнни фекерҙәр буйынса, атом субатом киҫәксәләр тип аталған ваҡ киҫәксәләрҙән тора. Атом электрондарҙан, протондарҙан, водород-1-ҙән башҡа бөтә атомдарҙа ла , шулай уҡ нейтрондар ҙа бар.

Электрон — атомдың 9,11⋅10−31 кг массалы, кире зарядлы һәм хәҙерге заман ысулдары менән үлсәү өсөн бик бәләкәй ҙурлыҡтағы состав киҫәксәләренең иң еңеле. Электрондың магнит моментын үтә теүәл билдәләү буйынса тәжрибәләр (1989 йылда Нобель премияһы) электрондың ҙурлығы 10-18 метрҙан артмауын күрһәтә..

Протондар ыңғай зарядҡа эйә һәм электрондан 1836 тапҡырға ауырыраҡ (1,6726·10⁻²⁷ кг). Нейтрондарҙың электр заряды юҡ һәм электрондан 1839 тапҡырға ауырыраҡ (1,6749·10⁻²⁷ кг).

Масса дефекты күренеше арҡаһында йәҙрә массаһы уның составындағы протондар һәм нейтрондар массалары суммаһынан кәмерәк була. Нейтрондар һәм протондар сағыштырырлыҡ ҙурлығы яҡынса 2,5⋅10-15 м, әммә был киҫәксәләрҙең дәүмәлдәре насар билдәләнгән.

Элементар киҫәксәләрҙең стандарт моделендә протондар ҙа, нейтрондар ҙа кварк тип аталған элементар киҫәксәләрҙән тора. Лептондар менән бер рәттән кварктар материяның төп компоненттарының береһе булып тора. Беренсеһе лә, икенсеһе лә — фермиондар. Кварктарҙың алты төрө бар, уларҙың һәр береһенең электр заряды +2⁄3 йәки (−1⁄3) элементар. Протондар ике у-кварктан һәм бер д-кварктан тора, шул уҡ ваҡытта нейтрон бер у-кварктан һәм ике д-кварктан тора. Был айырма протон һәм нейтрон массаларының һәм зарядтарының айырмаһын аңлата. Кварктар глюондар аша тапшырылған көслө ядро үҙ-ара тәьҫир итешеү менән бәйләнгән.

Атомда электорон

Электрондарҙы квант механикаһы эсендә атомда тасуирлағанда, ғәҙәттә, n электрондар системаһы өсөн 3n- үлсәмле арауыҡта таралыу ихтималлығы ҡарала.

Атом йәҙрәһенә электрондар тартыла, кулон үҙ-ара тәьҫир итешеүе лә электрондар араһында бар. Ошо уҡ көстәр потенциаль барьер барлыҡҡа килтерә һәм электрондарҙы тотоп тора. Электоронға йәҙрә тартыу көсөн еңеү өсөн ситтән энергия алырға кәрәк. Электрон йәҙрәгә яҡыныраҡ булған һайын, күберәк энергия талап ителә.

Электрондарға, башҡа киҫәксәләр кеүек үк, корпускуляр-тулҡын дуализмы хас. Ҡайһы берҙә орбиталдарҙа электрон хәрәкәт итә тип әйтәләр, был дөрөҫ түгел. Электрондарҙың торошо тулҡын функцияһы менән тасуирлана, уның арауыҡтың теге йәки был нөктәһендә киҫәксәләр табыу ихтималлығы билдәләнә, йәки, тығыҙлыҡ операторы менән билдәләнә. Атом орбиталдарының дискрет йыйылмаһы бар, улар электрондарҙың атомдағы стационар саф хәленә тап килә.

Һәр орбита үҙенең энергия кимәленә тап килә. Атом икенсе атом менән бәрелешкәндә электрон юғарараҡ энергия кимәленә күсергә мөмкин, был осраҡта электрон фотон энергияһын йота. Түбәнерәк кимәлгә күскәндә электрон энергияны икенсе электронға күсереп бирә. Йотоу осрағындағы кеүек, нурлы күсештә лә фотон энергияһы электрондың был кимәлдәге энергетик айырмаһына тиң (ҡара: Борпостулаттары). Бүленеп сыҡҡан нурланыш йышлығы ν фотон энергияһы E менән E =hν нисбәте менән бәйле, бында h планк константаһы.

Шулай уҡ ҡарағыҙ

• Атом һәм молекула физикаһы
• Молекула
• Электрон

Әҙәбиәт

• Бете Г., Солпитер Э. Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами. — М.: Физматгиз, 1960. — 562 с.
• Р Бейдер Молекулала атомдар. Квант теорияһы. М.: Мир, 2001. — C. 532.
• Веселов М. Г., Лабзовский Л. Н. Теория атома: Строение электронных оболочек. — М.: Наука, 1986. — 328 с. Архивная копия 2013 йыл, 31 июль Wayback Machine
• А. Зоммерфельд Атом спектрҙары һәм төҙөлөшө. Йәғни 1 — М.: ГИТТЛ, 1956.
• А. Зоммерфельд Атом спектрҙары һәм төҙөлөшө. 2-се том — М.: ГИТТЛ, 1956.
• Шпольский Э. В. Атом физикаһы. 2 Том. Квант механикаһы нигеҙендә атомдың электрон төҙөлөшөнә һәм тышлыҡ 4-изд. — М.: Наука, 1974.

Инглиз телендә

• Michael F. L’Annunziata. Handbook of Radioactivity Analysis. — 2003. — ISBN 0-12-436603-1.
• H. F. Beyer, V. P. Shevelko. Introduction to the Physics of Highly Charged Ions. — CRC Press, 2003. — ISBN 0-75-030481-2.
• Gregory R. Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg. Radiochemistry and Nuclear Chemistry. — Elsevier, 2001. — ISBN 0-75-067463-6.
• J. Dalton. A New System of Chemical Philosophy, Part 1. — London and Manchester: S. Russell, 1808.
• Wolfgang Demtröder. Atoms, Molecules and Photons: An Introduction to Atomic- Molecular- and Quantum Physics. — 1st ed. — Springer, 2002. — ISBN 3-540-20631-0.
• Richard Feynman. Six Easy Pieces. — The Penguin Group, 1995. — ISBN 978-0-140-27666-4.
• Grant R. Fowles. Introduction to Modern Optics. — Courier Dover Publications, 1989. — ISBN 0-48-665957-7.
• Mrinalkanti Gangopadhyaya. Indian Atomism: History and Sources. — Atlantic Highlands, New Jersey: Humanities Press, 1981. — ISBN 0-391-02177-X.
• David L. Goodstein. States of Matter. — Courier Dover Publications, 2002. — ISBN 0-48-649506-X.
• Edward Robert Harrison. Masks of the Universe: Changing Ideas on the Nature of the Cosmos. — Cambridge University Press, 2003. — ISBN 0-52-177351-2.
• Tatjana Jevremovic. Nuclear Principles in Engineering. — Springer, 2005. — ISBN 0-38-723284-2.
• James Lequeux. The Interstellar Medium. — Springer, 2005. — ISBN 3-540-21326-0.
• Z.-P. Liang, E. M. Haacke. Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering: Magnetic Resonance Imaging / J. G. Webster. — John Wiley & Sons, 1999. — P. 412—26. — ISBN 0-47-113946-7.
• Malcolm H. MacGregor. The Enigmatic Electron. — Oxford University Press, 1992. — ISBN 0-19-521833-7.
• Oliver Manuel. Origin of Elements in the Solar System: Implications of Post-1957 Observations. — Springer, 2001. — ISBN 0-30-646562-0.
• Robert M. Mazo. Brownian Motion: Fluctuations, Dynamics, and Applications. — Oxford University Press, 2002. — ISBN 0-19-851567-7.
• Ian Mills, Tomislav Cvitaš, Klaus Homann, Nikola Kallay, Kozo Kuchitsu. Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry. — 2nd ed. — Oxford: International Union of Pure and Applied Chemistry, Commission on Physiochemical Symbols Terminology and Units, Blackwell Scientific Publications, 1993. — ISBN 0-632-03583-8.
• Richard Myers. The Basics of Chemistry. — Greenwood Press, 2003. — ISBN 0-31-331664-3.
• Michael J. Padilla, Ioannis Miaoulis, Martha Cyr. Prentice Hall Science Explorer: Chemical Building Blocks. — Upper Saddle River, New Jersey USA: Prentice-Hall, 2002. — ISBN 0-13-054091-9.
• Linus Pauling. The Nature of the Chemical Bond. — Cornell University Press, 1960. — ISBN 0-80-140333-2.
• Jeremy I. Pfeffer, Shlomo Nir. Modern Physics: An Introductory Text. — Imperial College Press, 2000. — ISBN 1-860-94250-4.
• Leonid Ivanovich Ponomarev. The Quantum Dice. — CRC Press, 1993. — ISBN 0-75-030251-8.
• J. Kenneth Shultis, Richard E. Faw. Fundamentals of Nuclear Science and Engineering. — CRC Press, 2002. — ISBN 0-82-470834-2.
• Robert Siegfried. From Elements to Atoms: A History of Chemical Composition. — DIANE, 2002. — ISBN 0-87-169924-9.
• Alan D. Sills. Earth Science the Easy Way. — Barron’s Educational Series, 2003. — ISBN 0-76-412146-4.
• Boris M. Smirnov. Physics of Atoms and Ions. — Springer, 2003. — ISBN 0-38-795550-X.
• Dick Teresi. Lost Discoveries: The Ancient Roots of Modern Science. — Simon & Schuster, 2003. — P. 213—214. — ISBN 0-74-324379-X.
• Graham Woan. The Cambridge Handbook of Physics. — Cambridge University Press, 2000. — ISBN 0-52-157507-9.
• Charles Adolphe Wurtz. The Atomic Theory. — New York: D. Appleton and company, 1881.
• Marco Zaider, Harald H. Rossi. Radiation Science for Physicians and Public Health Workers. — Springer, 2001. — ISBN 0-30-646403-9.
• Steven S. Zumdahl. Introductory Chemistry: A Foundation. — 5th ed. — Houghton Mifflin, 2002. — ISBN 0-618-34342-3.

Һылтанмалар

• • Атом в Физической энциклопедии
  • Eden Francis. Atomic Size. Clackamas Community College (2002). Тәүге сығанаҡтан архивланған 21 август 2011. 9 ғинуар 2007 тикшерелгән.
  • Craig C. Freudenrich. How Atoms Work. How Stuff Works. Тәүге сығанаҡтан архивланған 21 август 2011. 9 ғинуар 2007 тикшерелгән.
  • The atom. Science aid+ (2007). — A guide to the atom for teens. Тәүге сығанаҡтан архивланған 21 август 2011. 9 ғинуар 2007 тикшерелгән.
  • Atoms and Atomic Structure. Би-би-си (2006-01-03). Тәүге сығанаҡтан архивланған 21 август 2011. 11 ғинуар 2007 тикшерелгән.
  • Physics 2000. University of Colorado (2006-01-03). Тәүге сығанаҡтан архивланған 21 август 2011. 11 ғинуар 2008 тикшерелгән.
  • Почему электрон не падает на ядро? Научный журнал ARI
  • Украинские ученые впервые сфотографировали атом (2009-09-16).
  • Ученые изолировали, захватили и сфотографировали атом Рубидия 85 (1 октября 2010). Тәүге сығанаҡтан архивланған 2 февраль 2012. 1 октябрь 2010 тикшерелгән.
  • Строение атома
  • Строение атома (учебный фильм)
  • Спектры атомов. Тәүге сығанаҡтан архивланған 21 август 2011. 10 октябрь 2010 тикшерелгән.
  • Структура атомов, учебный фильм. Тәүге сығанаҡтан архивланған 21 август 2011. 10 октябрь 2010 тикшерелгән.