Елементарні частинки, атоми та молекули

За сучасними науковими уявленнями атоми речовини складаються з електронів, протонів і нейтронів. Електрон має масу 9,11 · 10-31 кг і несе елементарний негативний заряд 1,6 · 10-19 Кл. Відносно ядра електрони знаходяться на дискретних енергетичних рівнях і утворюють так звані електронні оболонки. Рух електронів обумовлений силами електромагнітних взаємодій. Протон має елементарний позитивний заряд і його маса дорівнює 1,673 · 10 -27 кг , що у 1836,15 раз перевищує масу електрона. Нейтрон електрично нейтральний і маса його 1,675 · 10 -27 кг.

Атом є наступною за величиною частинкою речовини і у його склад входить ядро, яке оточене електронами. Саме ядро атома складається з протонів і нейтронів. Діаметр ядра дорівнює близько 10-14 м, а діаметр атома близько 10-10 м. Ядро атома характеризується атомним номером Z, що дорівнює кількості протонів і числу електронів в атомі. Таким чином, Z може змінюватися від 1 (для водню) до 94 (плутоній), яким закінчуються природно утворені елементи. Атоми з більш високими атомними номерами створюють у атомних реакторах.

Масове число атома А дорівнює числу протонів і нейтронів у ядрі. Разом протони і нейтрони називають нуклонами. Атоми одного і того ж хімічного елемента, які відрізняються масовим числом, називають ізотопами. Тобто, число нейтронів у атомах з даним атомним номером може бути різним.У природі серед близько 100 елементів 80 мають два, або більше природно існуючих ізотопів. Інші ізотопи є штучними і утворюються у ядерних реакторах. Для опису атомів, які мають певне число протонів і нейтронів, введено термін – нукліди. Наприклад, атом з 92 протонами і 146 нейтронами складає нуклід, який позначається наступним чином: , або U-238. Атом іншого сорту , або U-235, буде з 92 протонами і 143 нейтронами. Два цих елемента є ізотопами по відношенню один до одного.

Маса ядра завжди менша за суму мас його протонів і нейтронів. Цю різницю називають дефектом маси, який обумовлений енергією зв’язку нуклонів, і яка вивільняється при їх об’єднанні, або яку потрібно затратити для їх розділення. Із теорії відносності відомо, що маса і енергія еквівалентні і зв’язані співвідношенням:

Е = mc2,

де с – швидкість світла ( 3·108 м/с); m – маса, кг; Е – енергія, Дж.

Атомна маса елемента, подана в періодичній таблиці, є середньою атомною масою всіх стабільних ізотопів даного хімічного елемента. Атомна одиниця маси визначається через масу нукліда вуглецю 12C і дорівнює 1/12 маси цього нукліда.

Молекула – найменша частка речовини, яка володіє усіма її хімічними влас-тивостями і складається із атомів, які об’єднуються хімічними зв’язками. Кіль-кість атомів у молекулах хімічної сполуки може бути різною: від двох, напри-клад, молекула кисню, або водню, до сотень тисяч, як у полімерів. Лінійні роз-міри молекул складають одиниці ангстремів (1 Å =10-10 м). Так, розмір молекули води складає ~ 2,7 Å, молекули криптону ~ 4,2 Å. Завдяки своїм малим розмірам молекули повітря, технологічних газів, води без зайвих труднощів потрапляють у порожнини матеріалів, які обумовлені дефектами структури при їх утворенні, або обробці.


6632873641886671.html
6632935448933691.html
    PR.RU™