Az atomok titokzatos dolgok, amelyek a mindennapi nyelvben mindenféle összefüggéstelen módon megjelennek. Még akkor is, ha nem vagy kémiai szakértő, valószínűleg tudod, hogy az atom az anyag rendkívül apró része, és hogy minden anyag legalább egyfajta atomból áll.
Az "atom", mint a kémia és a fizika mellékneve szó szerinti, az entitás atomnak nevezett tulajdonságára utal. Alkalmi körülmények között szinte kizárólag a második világháború eseményeinek köszönhetően "robbanóanyagot" jelent, ami félrevezető.
A szemantikát leszámítva az atomok azért érdekesek, mert annak ellenére, hogy milyen aprók is, még ónosabb dolgokból állnak (segítőkészen szubatomi részecskéknek nevezik őket). A 20. század végéig nem lehetett biztosan tudni, hogy ez a három elsődleges szubatomi maguk a részecskék (protonok, neutronok és elektronok) diszkrét szerkezeti részekre bonthatók elemek. Spoiler riasztás: Tudják.
A proton a fizikusokat és a fizikai vegyészeket számos okból érdekli. Ez a két nukleonként ismert szubatomi szerkezet egyike, és ez az, amely pozitív elektromos töltést hordoz, szemben az atomközpont hasonló méretű társával.
Eközben az elektronok, bár aprók és az atom méretéhez képest lehetetlen távolságban vannak a magtól, az erő kölcsönhatásait a protonokkal is megtapasztalják. Készüljön fel arra, hogy megismerje ezen alapvető entitások különféle megkülönböztető jellemzőit.
Az Atom áttekintése
Lehet, hogy már ismeri az atomokat általában, de soha nem rossz ötlet, ha az alapvető dolgok az elméd előtt vannak, amikor elkezded részletesebben felfedezni annak egyes részeit.
2020-ig 118 ismert elem, vagy az atomok "különféle" fajtája volt. Minden atomnak van egy-118 protonja, amely egyben az atomok száma a periódusos rendszerben és az a szám, amely meghatározza az elem azonosságát. A hidrogénen kívül minden elem tartalmaz még neutronok, amelyek tömegükben nagyon közel állnak a protonokhoz. A neutronok száma megegyezik vagy közel áll a protonok számához, ezen elemváltozatok néven izotópok.
Az atom protonjainak és neutronjainak tömege az atom tömegének majdnem teljes részét képezi, mert a harmadik szubatomi részecskefajtának csak körülbelül 1/1800-a van a proton vagy a neutron tömegénél.
De a részecskék hívtak elektronok létfontosságúak a periódusos rendszer megszervezése szempontjából, mivel ezek száma és elrendezése negatívan töltődik fel részecskék, amelyek megadják az egyes elemek kötési tulajdonságait, vagyis azt a módot, ahogyan kapcsolódnak (vagy nem sikerül kapcsolódniuk) másokkal atomok.
A protonok és a neutronok össze vannak csomagolva a magban, és ezek részecskéinek száma a legnehezebb elemek esetében 1-től 200-ig terjed. Érdekes módon a mag nem növekszik sokat, ha több protont és neutront adunk hozzá, de az atom egésze igen.
Ennek oka, hogy az elektronok, amelyek számukban megegyeznek a protonokkal, messze a magon kívül helyezkednek el a "valószínűségi felhőkben" megfelel az energiának, és ezek mérete atomszámmal növekszik, még akkor is, ha a mag közel azonos marad méret.
Proton Essentials
A protonok az atomok magjában ülnek, és koncepcionális szempontból szférikusnak tekinthetők. Ugyanez vonatkozik a neutronokra is, és ha egyszerű atom háromdimenziós modelljét készítené, akkor választhatja a különböző színű, de azonos méretű golyókat a protonokhoz és a neutronokhoz.
A proton tömege körülbelül 1,67 × 10–27 kilogramm (kg). A neutroné valamivel nagyobb, körülbelül 1,69 × 10–27 kg, az elektroné pedig 9,11 × 10–31 kg. Ezenkívül a proton tömegéhez a kényelem érdekében 1 atomtömeg egységet (amu) rendelünk. Ezt az egységet más szubatomi részecskékhez is használják; az elektronok tömege amu-ban (atomi tömegegységekben) 0,00055.
A proton töltését más fizikai részecskékhez viszonyítva "plusz egy" -nek vagy +1-nek hívják, mivel az volt egykor azt hitte, hogy a protonok (és elektronok) a legkisebb töltési egységeket képviselik, amit csak lehet a természetben van. Ezen érték nagysága (pozitív a protonoknál, negatív az elektronoknál, így ezeket a részecskéket az elektrosztatikus erő vonzza egymáshoz) 1,6 × 10–19 C.
Csak a fizikusok és a vegyészek munkájának értékelése érdekében érdemes megjegyezni, hogy a protonok sokáig nem tekinthetők bomlásnak (vagyis a kialakulásukkor alapvetően "örökké" léteznek), felezési idejük kb. 1032 10-ig33 évek. Figyelembe véve, hogy maga a világegyetem kora 1,4 × 10 körül mozog10 éveken át, ha egy protont radioaktívan bomlanak, az meglehetősen lottó szintű bravúr lenne!
A proton felépítése
A protonok, akármilyen percek is, saját építőelemeikből állnak. Mind a protonok, mind a neutronok három különálló részecskéből állnak, amelyek a kvarkok típusait képviselik (bővebben ezekről hamarosan). Mind a protonok, mind a neutronok három "fel" és "le" kvark valamilyen kombinációjából állnak. De ha a protonnak +1 töltése van, és a neutron semleges, akkor hogy lehet ez?
A válasz abban rejlik, hogy a +1 "egység" vagy "alapvető" töltés végül is oszthatónak bizonyul, legalábbis a kvarkok különleges körülményei között. Ha egy proton 2 fel- és 1 kvarkból áll, míg egy neutron 1 fel- és 2 kvarkot tartalmaz, akkor + (2/3) töltést rendel a felkvarchoz és - (2/3) az alsó kvarkhoz. a kérdés.
- Összesen hat kvark ismert: fel, le, fent, lent, varázsa és furcsa. (A tudósoknak valamikor furcsa elnevezési szokásaik vannak).
Protonokat és neutronokat veszünk figyelembe barionok, a kvarkokból összedobott részecskék legnehezebb osztálya. Együtt mezonok, az úgynevezett részecskék csoportjába tartoznak hadronok, amelyek az erős atomerőnek vagy a protonokat és neutronokat összetartó "ragasztónak" vannak kitéve.
Proton Spin
Míg a protont alkotó kvarkok töltéseinek összeadása a proton teljes töltöttségét +1-nek adja, ez nem olyan egyszerű, amikor perdület, a "forgatással" kapcsolatos tulajdonság.
A proton valójában nem úgy forog, mint a Föld a tengelye körül, de a "pörgés" jó módszer a belső vagy beépített szög tulajdonságának elképzelésére egy proton lendülete (adott értéke 1/2), amely főleg a kvarkok és az úgynevezett lepton részecskék kölcsönhatásaiból származik, amelyek szintén bizonyos szubatomi részecskék.
A protonpörgés érdekessége, hogy a fizikusok rossz értékre (1/2) jutottak el okokból, de a 21. században képesek voltak összehangolni a régóta tartó elméleti elképzeléseket a kísérleti gondolatokkal eredmények.
"Varázslatos" hozzájárulások a proton miséhez
A proton tömegének kisebbnek kell lennie, mint amennyi; Az egyes kvarkok tömegének összeadása az 1,67 × 10 mért proton tömegének csak körülbelül 9 százalékát eredményezi–27 kg. Mi történik a tömeg hozzáadásával anyag hozzáadása nélkül?
2018-ban egy fizikusok egy új és matematikailag összetett technikát alkalmaztak, amelyet kvantum-kromodinamikának hívtak (QCD), vagy pontosabban rács QCD, hogy meghatározzuk a proton tömegét nem szabványos eszközökkel. Csakúgy, mint a protonpörgésnél, ezek az eredmények is biztatóak voltak, és betekintést nyújtottak abba, hogy a proton tömege honnan származik.
- A szubatomi részecskék tömegét gyakran adják meg elektronvolt, vagy eV.