Ամբողջ նյութը կազմված է տարրերից: Բայց ինչո՞ւ է մեզ շրջապատող ամեն ինչ այդքան տարբեր: Պատասխանը կապված է մանր մասնիկների հետ։ Դրանք կոչվում են պրոտոններ։ Ի տարբերություն էլեկտրոնների, որոնք ունեն բացասական լիցք, այս տարրական մասնիկներն ունեն դրական լիցք։ Որո՞նք են այս մասնիկները և ինչպես են դրանք գործում:
Պրոտոններ ամենուր
Ո՞ր տարրական մասնիկն ունի դրական լիցք: Այն ամենը, ինչ կարելի է դիպչել, տեսնել և զգալ, կազմված է ատոմներից՝ ամենափոքր շինանյութերից, որոնք կազմում են պինդ մարմիններ, հեղուկներ և գազեր: Դրանք չափազանց փոքր են՝ ավելի մոտիկից նայելու համար, բայց դրանք կազմում են այնպիսի բաներ, ինչպիսիք են ձեր համակարգիչը, ձեր խմած ջուրը և նույնիսկ շնչած օդը: Ատոմների բազմաթիվ տեսակներ կան՝ ներառյալ թթվածինը, ազոտը և երկաթը։ Այս տեսակներից յուրաքանչյուրը կոչվում է տարրեր:
Դրանցից մի քանիսը գազեր են (թթվածին): Նիկելի տարրը արծաթագույն է։ Կան ուրիշներառանձնահատկություններ, որոնք տարբերում են այս փոքրիկ մասնիկները միմյանցից: Ինչո՞վ են իրականում տարբերվում այս տարրերը: Պատասխանը պարզ է՝ նրանց ատոմներն ունեն տարբեր քանակի պրոտոններ։ Այս տարրական մասնիկը դրական լիցք ունի և գտնվում է ատոմի կենտրոնում։
Բոլոր ատոմները եզակի են
Ատոմները շատ նման են, բայց պրոտոնների տարբեր քանակությունը նրանց դարձնում է տարրի յուրահատուկ տեսակ: Օրինակ՝ թթվածնի ատոմներն ունեն 8 պրոտոն, ջրածնի ատոմները՝ ընդամենը 1, իսկ ոսկու ատոմները՝ 79։ Ատոմի մասին շատ բան կարող ես ասել՝ միայն նրա պրոտոնները հաշվելով։ Այս տարրական մասնիկները գտնվում են հենց միջուկում։ Ի սկզբանե համարվում էր հիմնարար մասնիկ, սակայն վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ պրոտոնները կազմված են ավելի փոքր բաղադրիչներից, որոնք կոչվում են քվարկներ:
Ի՞նչ է պրոտոնը:
Ո՞ր տարրական մասնիկն ունի դրական լիցք: Սա պրոտոն է: Սա ենթաատոմային մասնիկի անունն է, որը գտնվում է յուրաքանչյուր ատոմի միջուկում։ Փաստորեն, յուրաքանչյուր ատոմում պրոտոնների թիվը ատոմային թիվն է։ Մինչեւ վերջերս այն համարվում էր հիմնարար մասնիկ։ Այնուամենայնիվ, նոր տեխնոլոգիաները հանգեցրին նրան, որ պրոտոնը կազմված է ավելի փոքր մասնիկներից, որոնք կոչվում են քվարկներ: Քվարկը նյութի հիմնարար մասնիկ է, որը միայն վերջերս է հայտնաբերվել:
Որտեղի՞ց են առաջանում պրոտոնները:
Դրական լիցքով տարրական մասնիկ,կոչվում է պրոտոն: Այս տարրերը կարող են առաջանալ անկայուն նեյտրոնների առաջացման արդյունքում։ Մոտ 900 վայրկյան հետո միջուկից ցատկող նեյտրոնը կքայքայվի ատոմի այլ տարրական մասնիկների՝ պրոտոնի, էլեկտրոնի և հականեյտրինոյի:
Ի տարբերություն նեյտրոնի, ազատ պրոտոնը կայուն է: Երբ ազատ պրոտոնները փոխազդում են միմյանց հետ, նրանք ձևավորում են ջրածնի մոլեկուլներ: Մեր արևը, ինչպես տիեզերքի այլ աստղերի մեծ մասը, հիմնականում ջրածին է: Պրոտոնը ամենափոքր տարրական մասնիկն է, որն ունի +1 լիցք։ Էլեկտրոնն ունի -1 լիցք, մինչդեռ նեյտրոնն ընդհանրապես լիցք չունի։
Ենթատոմային մասնիկներ. տեղակայում և լիցք
Տարրերը բնութագրվում են իրենց ատոմային կառուցվածքով, որը բաղկացած է ենթաատոմային տարրական մասնիկներից՝ պրոտոններից, նեյտրոններից և էլեկտրոններից։ Առաջին երկու խմբերը գտնվում են ատոմի միջուկում (կենտրոնում) և ունեն մեկ ատոմային զանգված։ Էլեկտրոնները գտնվում են միջուկից դուրս՝ «թաղանթներ» կոչվող գոտիներում։ Նրանք գրեթե ոչինչ չեն կշռում: Ատոմային զանգվածը հաշվարկելիս ուշադրություն է դարձվում միայն պրոտոններին և նեյտրոններին։ Ատոմի զանգվածը դրանց գումարն է։
Մոլեկուլի բոլոր ատոմների ատոմային զանգվածն ամփոփելով՝ կարելի է գնահատել մոլեկուլային զանգվածը, որն արտահայտվում է ատոմային զանգվածի միավորներով (կոչվում են Դալտոններ): Ծանր մասնիկներից յուրաքանչյուրը (նեյտրոն, պրոտոն) կշռում է մեկ ատոմային զանգված, ուստի հելիումի ատոմը (He), որը.ունի երկու պրոտոն, երկու նեյտրոն և երկու էլեկտրոն, կշռում է մոտ չորս ատոմային զանգվածի միավոր (երկու պրոտոն գումարած երկու նեյտրոն): Բացի գտնվելու վայրից և զանգվածից, յուրաքանչյուր ենթատոմային մասնիկ ունի «լիցք» կոչվող հատկություն։ Այն կարող է լինել «դրական» կամ «բացասական»:
Նույն լիցք ունեցող տարրերը հակված են արտացոլելու միմյանց, մինչդեռ հակառակ լիցքերով առարկաները հակված են գրավելու միմյանց: Ո՞ր տարրական մասնիկն ունի դրական լիցք: Սա պրոտոն է: Նեյտրոններն ընդհանրապես լիցք չունեն, ինչը միջուկին տալիս է ընդհանուր դրական լիցք: Յուրաքանչյուր էլեկտրոն ունի բացասական լիցք, որն իր ուժով հավասար է պրոտոնի դրական լիցքին։ Միջուկի էլեկտրոններն ու պրոտոնները ձգվում են միմյանց, և սա այն ուժն է, որը պահում է ատոմը, նման է ձգողության ուժին, որը Լուսինը պահում է Երկրի շուրջը:
Կայուն ենթաատոմային մասնիկ
Ո՞ր տարրական մասնիկն ունի դրական լիցք: Պատասխանը հայտնի է՝ պրոտոն։ Բացի այդ, այն մեծությամբ հավասար է էլեկտրոնի միավորի լիցքին։ Այնուամենայնիվ, նրա զանգվածը հանգիստ վիճակում 1,67262 × 10-27 կգ է, ինչը 1836 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից։ Պրոտոնները էլեկտրականորեն չեզոք մասնիկների հետ միասին, որոնք կոչվում են նեյտրոններ, կազմում են բոլոր ատոմային միջուկները, բացառությամբ ջրածնի: Տվյալ քիմիական տարրի յուրաքանչյուր միջուկ ունի նույն թվով պրոտոններ։ Այս տարրի ատոմային թիվը որոշում է նրա դիրքը պարբերական աղյուսակում։
Պրոտոնի հայտնաբերում
Դրական լիցք ունեցող տարրական մասնիկը պրոտոնն է, որի հայտնաբերումը սկսվում է ատոմի կառուցվածքի ամենավաղ ուսումնասիրություններից: Իոնացված գազային ատոմների և մոլեկուլների հոսքերն ուսումնասիրելիս, որոնցից հեռացվել են էլեկտրոնները, որոշվել է դրական մասնիկ՝ զանգվածով ջրածնի ատոմին հավասար։ Էռնեստ Ռադերֆորդը (1919) ցույց տվեց, որ ազոտը, երբ ռմբակոծվում է ալֆա մասնիկներով, արտանետում է այն, ինչ թվում է ջրածին: 1920 թվականին նա ջրածնի միջուկներից մեկուսացրեց տարրական մասնիկը՝ այն անվանելով պրոտոն։
Բարձր էներգիայի մասնիկների ֆիզիկայի հետազոտությունը 20-րդ դարի վերջում բարելավեց պրոտոնի բնույթի կառուցվածքային ըմբռնումը ենթաատոմային մասնիկների խմբի մեջ: Ապացուցված է, որ պրոտոնները և նեյտրոնները կազմված են ավելի փոքր մասնիկներից և դասակարգվում են որպես բարիոններ՝ մասնիկներ, որոնք կազմված են նյութի երեք տարրական միավորներից, որոնք հայտնի են որպես քվարկներ:
Ենթատոմային մասնիկ. դեպի մեծ միասնական տեսություն
Ատոմը նյութի փոքր կտոր է, որը հատուկ տարր է: Որոշ ժամանակ ենթադրվում էր, որ դա նյութի ամենափոքր մասնիկն է, որը կարող է գոյություն ունենալ: Սակայն 19-րդ դարի վերջին և 20-րդ դարի սկզբին գիտնականները հայտնաբերեցին, որ ատոմները կազմված են որոշակի ենթաատոմային մասնիկներից, և որ անկախ տարրից, նույն ենթաատոմային մասնիկները կազմում են ատոմը: Տարբեր ենթաատոմային մասնիկների թիվը միակ բանն է, որ փոխվում է։
Գիտնականներն այժմ գիտակցում են, որ կան բազմաթիվ ենթաատոմային մասնիկներ: Բայց քիմիայի մեջ հաջողակ լինելու համար իրականում պետք է գործ ունենալ միայն երեք հիմնականների հետ՝ պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ: Նյութը կարող է էլեկտրական լիցքավորվել երկու եղանակներից մեկով՝ դրական կամ բացասական։
Ի՞նչ է կոչվում դրական լիցք ունեցող տարրական մասնիկը: Պատասխանը պարզ է՝ պրոտոն, հենց նա է կրում դրական լիցքի մեկ միավոր: Իսկ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնների առկայության պատճառով ատոմն ինքնին չեզոք է։ Երբեմն որոշ ատոմներ կարող են ձեռք բերել կամ կորցնել էլեկտրոններ և լիցք ստանալ: Այս դեպքում դրանք կոչվում են իոններ։
Ատոմի տարրական մասնիկներ. կարգավորված համակարգ
Ատոմն ունի համակարգված և կարգավորված կառուցվածք, որն ապահովում է կայունություն և պատասխանատու է նյութի բոլոր տեսակի հատկությունների համար: Այս ենթաատոմային մասնիկների ուսումնասիրությունը սկսվել է ավելի քան հարյուր տարի առաջ, և մինչ այժմ մենք արդեն շատ բան գիտենք դրանց մասին: գիտնականները պարզել են, որ ատոմի մեծ մասը դատարկ է և սակավ բնակեցված «էլեկտրոններով»։ Դրանք բացասաբար լիցքավորված թեթև մասնիկներ են, որոնք պտտվում են կենտրոնական ծանր մասի շուրջ, որը կազմում է ատոմի ընդհանուր զանգվածի 99,99%-ը։ Էլեկտրոնների բնույթը պարզելն ավելի հեշտ էր, սակայն բազմաթիվ հնարամիտ հետազոտություններից հետո հայտնի դարձավ, որ միջուկը ներառում է դրական պրոտոններ և չեզոք նեյտրոններ։
Տիեզերքի յուրաքանչյուր միավոր կազմված է ատոմներից
Նյութի հատկությունների մեծ մասը հասկանալու բանալին այն է, որ մեր տիեզերքի յուրաքանչյուր միավոր կազմված է ատոմներից: Կան 92 բնական ատոմների տեսակներ, որոնք ձևավորում են մոլեկուլներ, միացություններ և այլ տեսակի նյութեր՝ ստեղծելու մեզ շրջապատող բարդ աշխարհը: Թեև «ատոմ» անվանումը ծագել է հունարեն átomos բառից, որը նշանակում է «անբաժանելի», ժամանակակից ֆիզիկան ցույց է տվել, որ այն նյութի վերջնական շինարարական նյութը չէ և իսկապես «բաժանվում» է ենթաատոմային մասնիկների։ Նրանք իրական հիմնարար սուբյեկտներն են, որոնք կազմում են ամբողջ աշխարհը:
