परमाणु के नाभिक का आवेश उसकी मात्रा से निर्धारित होता है। परमाणु नाभिक: परमाणु आवेश

कर्नेल चार्ज () पता लगाता है रासायनिक तत्वतालिका में डी.आई. मेंडेलीव। Z संख्या नाभिक में प्रोटॉन की संख्या है। Cl प्रोटॉन का आवेश है, जो परिमाण में इलेक्ट्रॉन के आवेश के बराबर है।

हम एक बार फिर इस बात पर जोर देते हैं कि नाभिक का आवेश प्रोटॉन द्वारा किए गए धनात्मक प्राथमिक आवेशों की संख्या निर्धारित करता है। और चूंकि परमाणु आम तौर पर एक तटस्थ प्रणाली है, नाभिक का आवेश भी परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित करता है। और हमें याद है कि इलेक्ट्रॉन पर एक ऋणात्मक प्राथमिक आवेश होता है। एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों को उनकी संख्या के आधार पर ऊर्जा के गोले और उपकोशों में वितरित किया जाता है, इसलिए, नाभिक के आवेश का उनके राज्यों में इलेक्ट्रॉनों के वितरण पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। अंतिम ऊर्जा स्तर पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्भर करती है रासायनिक गुणपरमाणु। यह पता चला है कि नाभिक का आवेश पदार्थ के रासायनिक गुणों को निर्धारित करता है।

अब विभिन्न रासायनिक तत्वों को निम्नानुसार निरूपित करने की प्रथा है: जहां एक्स आवर्त सारणी में एक रासायनिक तत्व का प्रतीक है, जो चार्ज से मेल खाती है।

ऐसे तत्व जिनका Z समान लेकिन परमाणु द्रव्यमान भिन्न होता है (A) (इसका अर्थ है कि नाभिक में) वही नंबरप्रोटॉन लेकिन न्यूट्रॉन की अलग-अलग संख्या) को आइसोटोप कहा जाता है। तो, हाइड्रोजन के दो समस्थानिक हैं: 1 1 एच-हाइड्रोजन; 2 1 एच-ड्यूटेरियम; 3 1 एच-ट्रिटियम

स्थिर और अस्थिर समस्थानिक हैं।

समान द्रव्यमान वाले लेकिन विभिन्न आवेशों वाले नाभिक समदाब रेखा कहलाते हैं। आइसोबार मुख्य रूप से भारी नाभिकों में और जोड़े या त्रिक में पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, और।

परमाणु आवेश का पहला अप्रत्यक्ष माप मोसले द्वारा 1913 में किया गया था। उन्होंने विशेषता की आवृत्ति के बीच एक संबंध स्थापित किया। एक्स-रे विकिरण() और परमाणु प्रभार (जेड):

जहां सी और बी विचाराधीन विकिरण की श्रृंखला के लिए तत्व से स्वतंत्र स्थिरांक हैं।

धातु फिल्मों पर हीलियम परमाणु के नाभिक के प्रकीर्णन का अध्ययन करते हुए 1920 में चाडविक द्वारा नाभिक का आवेश सीधे निर्धारित किया गया था।

मूल संरचना

हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक को प्रोटॉन कहते हैं। एक प्रोटॉन का द्रव्यमान है:

नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन (सामूहिक रूप से न्यूक्लियॉन कहा जाता है) से बना होता है। न्यूट्रॉन की खोज 1932 में हुई थी। न्यूट्रॉन का द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान के बहुत करीब होता है। न्यूट्रॉन आवेशनहीं है।

नाभिक में प्रोटॉन (Z) और न्यूट्रॉन (N) की संख्या के योग को द्रव्यमान संख्या A कहा जाता है:

चूंकि न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के द्रव्यमान बहुत करीब हैं, उनमें से प्रत्येक लगभग एक परमाणु द्रव्यमान इकाई के बराबर है। एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान नाभिक के द्रव्यमान से बहुत कम होता है, इसलिए ऐसा माना जाता है कि जन अंकनिकटतम पूर्णांक में गोल करने पर नाभिक तत्व के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के लगभग बराबर होता है।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

व्यायाम

नाभिक बहुत स्थिर प्रणाली हैं, इसलिए, किसी प्रकार के बल द्वारा प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को नाभिक के अंदर रखा जाना चाहिए। आप इन ताकतों के बारे में क्या कह सकते हैं?

फेसला

यह तुरंत ध्यान दिया जा सकता है कि जो बल न्यूक्लियॉन को बांधते हैं, वे गुरुत्वाकर्षण वाले नहीं होते हैं, जो बहुत कमजोर होते हैं। नाभिक की स्थिरता को विद्युत चुम्बकीय बलों की उपस्थिति से नहीं समझाया जा सकता है, क्योंकि प्रोटॉन के बीच, एक ही चिन्ह के आवेश वाले कणों के रूप में, केवल विद्युत प्रतिकर्षण हो सकता है। न्यूट्रॉन विद्युत रूप से तटस्थ कण होते हैं। न्यूक्लियंस एक्ट के बीच विशेष प्रकारबल जिन्हें परमाणु बल कहा जाता है। ये बल विद्युत बलों से लगभग 100 गुना अधिक शक्तिशाली होते हैं। परमाणु बल प्रकृति में सभी ज्ञात बलों में सबसे शक्तिशाली हैं। नाभिक में कणों की परस्पर क्रिया को प्रबल कहा जाता है। परमाणु बलों की अगली विशेषता यह है कि वे कम दूरी के होते हैं। परमाणु बल केवल सेमी के क्रम की दूरी पर, यानी नाभिक के आकार की दूरी पर ही ध्यान देने योग्य हो जाते हैं।

उदाहरण 2

व्यायाम

क्या न्यूनतम दूरीक्या एक हीलियम परमाणु का नाभिक, जिसकी गतिज ऊर्जा आमने-सामने की टक्कर के बराबर होती है, एक सीसे के परमाणु के गतिहीन नाभिक तक पहुंच सकता है?

फेसला

आइए एक ड्राइंग बनाएं। इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में हीलियम परमाणु (-कण) के नाभिक की गति पर विचार करें, जो एक सीसा परमाणु का गतिहीन नाभिक बनाता है। - कण शून्य की गति के साथ सीसा परमाणु के नाभिक की ओर बढ़ता है, क्योंकि प्रतिकारक बल समान-आवेशित कणों के बीच कार्य करते हैं। कण के पास मौजूद गतिज ऊर्जा अंतःक्रिया की संभावित ऊर्जा में बदल जाएगी - कण और क्षेत्र (), जो प्रमुख परमाणु के नाभिक का निर्माण करता है: हम इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में एक कण की संभावित ऊर्जा को इस प्रकार व्यक्त करते हैं: हीलियम परमाणु के नाभिक का आवेश कहाँ होता है; - तनाव इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र, जो लेड परमाणु का केंद्रक बनाता है। (2.1) - (2.3) से हम पाते हैं:

अनुदेश

डीआई मेंडेलीव की तालिका में, जैसा कि एक बहु-मंजिला में है अपार्टमेंट इमारत"" रासायनिक तत्व, जिनमें से प्रत्येक का अपना कब्जा है खुद का अपार्टमेंट. इस प्रकार, प्रत्येक तत्व की तालिका में इंगित एक निश्चित क्रम संख्या होती है। रासायनिक तत्वों की संख्या बाएं से दाएं और ऊपर से शुरू होती है। एक तालिका में, क्षैतिज पंक्तियों को आवर्त कहा जाता है, और ऊर्ध्वाधर स्तंभों को समूह कहा जाता है। यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि समूह या अवधि की संख्या से, आप कुछ मापदंडों को भी चिह्नित कर सकते हैं। परमाणु.

एक परमाणु रासायनिक रूप से अविभाज्य है, लेकिन एक ही समय में छोटे से मिलकर बनता है घटक भाग, जिसमें (धनात्मक आवेशित कण), (ऋणात्मक आवेशित) (तटस्थ कण) शामिल हैं। थोक परमाणुनाभिक में (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के कारण), जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन घूमते हैं। सामान्य तौर पर, परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होता है, अर्थात धनात्मक की संख्या प्रभारऋणात्मक की संख्या के साथ मेल खाता है, इसलिए, प्रोटॉन की संख्या और समान है। सकारात्मक आरोप नाभिक परमाणुप्रोटॉन की कीमत पर होता है।

उदाहरण संख्या 1. चार्ज निर्धारित करें नाभिक परमाणुकार्बन (सी)। हम डी.आई. मेंडेलीव की तालिका पर ध्यान केंद्रित करते हुए, रासायनिक तत्व कार्बन का विश्लेषण करना शुरू करते हैं। कार्बन "अपार्टमेंट" नंबर 6 में है। इसलिए, यह नाभिक+6 नाभिक में स्थित 6 प्रोटॉन (धनात्मक आवेशित कण) के कारण। यह देखते हुए कि परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ है, इसका अर्थ है कि इसमें 6 इलेक्ट्रॉन भी होंगे।

उदाहरण संख्या 2. चार्ज निर्धारित करें नाभिक परमाणुएल्यूमीनियम (अल)। एल्युमिनियम की एक क्रम संख्या होती है - संख्या 13। इसलिए, आवेश नाभिक परमाणुएल्यूमीनियम +13 (13 प्रोटॉन के कारण)। इसमें 13 इलेक्ट्रॉन भी होंगे।

उदाहरण संख्या 3. चार्ज निर्धारित करें नाभिक परमाणुचांदी (एजी)। चांदी की एक क्रम संख्या होती है - संख्या 47। इसलिए, चार्ज नाभिक परमाणुचांदी + 47 (47 प्रोटॉन के कारण)। 47 इलेक्ट्रॉन भी हैं।

टिप्पणी

डीआई मेंडेलीव की तालिका में, प्रत्येक रासायनिक तत्व के लिए एक सेल में दो संख्यात्मक मान इंगित किए जाते हैं। किसी तत्व के परमाणु क्रमांक और सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान को भ्रमित न करें

एक रासायनिक तत्व का परमाणु बना होता है नाभिकऔर इलेक्ट्रॉन कवच. नाभिक परमाणु का मध्य भाग होता है, जिसमें इसका लगभग सारा द्रव्यमान केंद्रित होता है। इलेक्ट्रॉन खोल के विपरीत, नाभिक का धनात्मक होता है शुल्क.

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• एक रासायनिक तत्व की परमाणु संख्या, मोसले का नियम

अनुदेश

इस प्रकार, शुल्क नाभिकप्रोटॉन की संख्या के बराबर। बदले में, नाभिक में प्रोटॉन की संख्या परमाणु संख्या के बराबर होती है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन का परमाणु क्रमांक 1 है, अर्थात हाइड्रोजन के नाभिक में एक प्रोटॉन होता है शुल्क+1। सोडियम का परमाणु क्रमांक 11 है, शुल्कउसका नाभिक+11 के बराबर है।

अल्फा क्षय में नाभिकइसकी परमाणु संख्या एक अल्फा कण के उत्सर्जन से दो से कम हो जाती है ( नाभिकपरमाणु)। इस प्रकार, अल्फा क्षय से गुजरने वाले नाभिक में प्रोटॉन की संख्या भी दो से कम हो जाती है।
बीटा क्षय तीन अलग-अलग तरीकों से हो सकता है। "बीटा-माइनस" क्षय के मामले में, उत्सर्जित होने पर न्यूट्रॉन एक एंटीन्यूट्रिनो में बदल जाता है। फिर शुल्क नाभिकप्रति यूनिट।
बीटा-प्लस क्षय के मामले में, प्रोटॉन न्यूट्रॉन, पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रिनो में बदल जाता है, शुल्क नाभिकएक से घट जाती है।
इलेक्ट्रॉनिक कब्जा के मामले में शुल्क नाभिकभी एक से कम हो जाता है।

शुल्क नाभिकवर्णक्रमीय रेखाओं की आवृत्ति से भी निर्धारित किया जा सकता है विशेषता विकिरणपरमाणु। मोसले के नियम के अनुसार: sqrt(v/R) = (Z-S)/n, जहां v वर्णक्रमीय अभिलक्षणिक विकिरण है, R Rydberg स्थिरांक है, S स्क्रीनिंग स्थिरांक है, n प्रमुख क्वांटम संख्या है।
इस प्रकार Z = n*sqrt(v/r)+s.

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स्रोत:

• परमाणु आवेश कैसे बदलता है?

एक परमाणु प्रत्येक तत्व का सबसे छोटा कण होता है जो उसके रासायनिक गुणों को वहन करता है। परमाणु का अस्तित्व और संरचना दोनों ही प्राचीन काल से चर्चा और अध्ययन का विषय रहे हैं। यह पाया गया कि परमाणुओं की संरचना संरचना के समान है सौर प्रणाली: केंद्र में केंद्रक है, जो बहुत कम जगह घेरता है, लेकिन अपने आप में लगभग पूरे द्रव्यमान को केंद्रित करता है; "ग्रह" इसके चारों ओर घूमते हैं - ऋणात्मक ले जाने वाले इलेक्ट्रॉन प्रभार. आप चार्ज कैसे ढूंढ सकते हैं? नाभिकपरमाणु?

अनुदेश

कोई भी परमाणु विद्युत रूप से उदासीन होता है। लेकिन चूंकि वे नकारात्मक ले जाते हैं प्रभार, उन्हें विपरीत आरोपों द्वारा संतुलित किया जाना चाहिए। और वहां है। सकारात्मक प्रभारएक परमाणु के नाभिक में स्थित प्रोटॉन नामक कण ले जाते हैं। प्रोटॉन इलेक्ट्रॉन की तुलना में बहुत अधिक भारी होता है: इसका वजन 1836 इलेक्ट्रॉनों जितना होता है!

सबसे सरल मामला आवर्त सारणी में पहले तत्व का हाइड्रोजन परमाणु है। तालिका को देखने पर, आप देखेंगे कि यह पहले नंबर पर है, और इसके नाभिक में एक एकल प्रोटॉन होता है, जिसके चारों ओर केवल एक ही चक्कर लगाता है। यह इस प्रकार है कि नाभिकहाइड्रोजन परमाणु +1 है।

अन्य तत्वों के नाभिक में अब केवल प्रोटॉन नहीं होते हैं, बल्कि तथाकथित "न्यूट्रॉन" भी होते हैं। जैसा कि आप नाम से ही आसानी से बता सकते हैं, वे बिल्कुल भी चार्ज नहीं करते हैं, न तो नकारात्मक और न ही सकारात्मक। इसलिए, याद रखें: परमाणु में कितने भी न्यूट्रॉन शामिल हों नाभिक, वे केवल इसके द्रव्यमान को प्रभावित करते हैं, लेकिन इसके आवेश को नहीं।

इसलिए, धनात्मक आवेश का परिमाण नाभिकएक परमाणु केवल इस बात पर निर्भर करता है कि उसमें कितने प्रोटॉन हैं। लेकिन चूंकि, जैसा कि पहले ही संकेत दिया गया है, परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ है, इसके नाभिक में समान संख्या में प्रोटॉन होने चाहिए, जो चारों ओर घूमता है नाभिक. प्रोटॉन की संख्या आवर्त सारणी में तत्व की क्रम संख्या से निर्धारित होती है।

कई तत्वों पर विचार करें। उदाहरण के लिए, प्रसिद्ध और महत्वपूर्ण आवश्यक ऑक्सीजनसंख्या 8 पर "सेल" में स्थित है। इसलिए, इसके नाभिक में 8 प्रोटॉन होते हैं, और चार्ज नाभिक+8 होगा। आयरन 26 नंबर के साथ एक "सेल" पर कब्जा कर लेता है, और, तदनुसार, एक चार्ज होता है नाभिक+26. और धातु - क्रमांक 79 के साथ - पर बिल्कुल वही चार्ज होगा नाभिक(79), + चिह्न के साथ। तदनुसार, एक ऑक्सीजन परमाणु में 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं, एक परमाणु - 26, और एक सोने का परमाणु - 79।

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सामान्य परिस्थितियों में, एक परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होता है। इस मामले में, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से मिलकर परमाणु का नाभिक सकारात्मक होता है, और इलेक्ट्रॉनों में नकारात्मक चार्ज होता है। इलेक्ट्रॉनों की अधिकता या कमी के साथ, एक परमाणु आयन में बदल जाता है।

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रासायनिक यौगिकप्रकृति में आणविक या आयनिक हो सकता है। अणु भी विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, और आयन कुछ चार्ज करते हैं। तो, अमोनिया अणु NH3 तटस्थ है, लेकिन अमोनियम आयन NH4+ धनात्मक रूप से आवेशित है। विनिमय प्रकार द्वारा गठित अमोनिया अणु में बांड। चौथा हाइड्रोजन परमाणु दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार जोड़ा जाता है, यह भी है सहसंयोजक बंधन. अमोनियम तब बनता है जब अमोनिया अम्ल विलयन के साथ अभिक्रिया करता है।

यह समझना महत्वपूर्ण है कि किसी तत्व के नाभिक का आवेश रासायनिक परिवर्तनों पर निर्भर नहीं करता है। आप कितने भी इलेक्ट्रॉन जोड़ लें या हटा लें, नाभिक का आवेश समान रहता है। उदाहरण के लिए, एक O परमाणु, एक O- आयन, और एक O+ धनायन एक ही परमाणु आवेश +8 की विशेषता है। इस मामले में, परमाणु में 8 इलेक्ट्रॉन होते हैं, आयन 9, धनायन - 7. नाभिक को केवल परमाणु परिवर्तनों के माध्यम से ही बदला जा सकता है।

सबसे आम प्रकार परमाणु प्रतिक्रिया- रेडियोधर्मी क्षय जो में हो सकता है प्रकृतिक वातावरण. ऐसे क्षय से गुजरने वाले तत्वों का परमाणु द्रव्यमान वर्ग कोष्ठक में संलग्न है। इसका मतलब है कि द्रव्यमान संख्या स्थिर नहीं है, समय के साथ बदलती रहती है।

तत्वों की आवर्त सारणी में डी.आई. मेंडेलीव सिल्वर में सीरियल नंबर 47 और पदनाम "एजी" (अर्जेंटम) है। इस धातु का नाम संभवतः लैटिन "आर्गोस" से आया है, जिसका अर्थ है "सफेद", "चमकदार"।

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चांदी मानव जाति के लिए 4 वीं सहस्राब्दी ईसा पूर्व के रूप में जानी जाती थी। पर प्राचीन मिस्रइसे "सफेद सोना" भी कहा जाता था। यह धातु प्रकृति में देशी रूप में और यौगिकों के रूप में पाई जाती है, उदाहरण के लिए, सल्फाइड। चांदी की डली भारी होती है और इसमें अक्सर सोना, पारा, तांबा, प्लैटिनम, सुरमा और बिस्मथ की अशुद्धियाँ होती हैं।

चांदी के रासायनिक गुण।

चांदी संक्रमण धातुओं के समूह से संबंधित है और इसमें धातुओं के सभी गुण हैं। हालांकि, चांदी की गतिविधि कम है - धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में, यह लगभग अंत में हाइड्रोजन के दाईं ओर स्थित है। यौगिकों में, चांदी अक्सर +1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करती है।

सामान्य परिस्थितियों में, चांदी ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, कार्बन, सिलिकॉन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है, लेकिन सल्फर के साथ परस्पर क्रिया करती है, जिससे सिल्वर सल्फाइड बनता है: 2Ag+S=Ag2S। गर्म होने पर, चांदी हैलोजन के साथ परस्पर क्रिया करती है: 2Ag+Cl2=2AgCl↓।

घुलनशील सिल्वर नाइट्रेट AgNO3 का उपयोग समाधान में हैलाइड आयनों के गुणात्मक निर्धारण के लिए किया जाता है - (Cl-), (Br-), (I-): (Ag+)+(Hal-)=AgHal↓। उदाहरण के लिए, क्लोरीन आयनों के साथ बातचीत करते समय, चांदी एक अघुलनशील देता है सफेद अवक्षेपएजीसीएल।

चांदी के बर्तन हवा के संपर्क में आने पर काले क्यों हो जाते हैं?

चांदी के उत्पादों के क्रमिक उत्पादन का कारण यह है कि चांदी हवा में निहित हाइड्रोजन सल्फाइड के साथ प्रतिक्रिया करती है। परिणामस्वरूप, धातु की सतह पर एक Ag2S फिल्म बनती है: 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O।

से ग्रह मॉडलपरमाणुओं की संरचना, हम जानते हैं कि एक परमाणु एक नाभिक है, और इसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों का एक बादल है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉनों और नाभिक के बीच की दूरी स्वयं नाभिक के आकार से दसियों और सैकड़ों हजारों गुना अधिक है।

कोर ही क्या है? क्या यह एक छोटी कठोर अविभाज्य गेंद है या यह छोटे कणों से बनी है? दुनिया में मौजूद एक भी माइक्रोस्कोप हमें स्पष्ट रूप से नहीं दिखा सकता कि इस स्तर पर क्या हो रहा है। सब कुछ बहुत छोटा है। फिर कैसे हो? क्या परमाणु नाभिक के भौतिकी का अध्ययन करना भी संभव है? परमाणु नाभिक की संरचना और विशेषताओं का पता कैसे लगाएं, यदि इसका अध्ययन करना संभव नहीं है?

एक परमाणु के नाभिक का आवेश

विभिन्न प्रकार के अप्रत्यक्ष प्रयोगों के साथ, परिकल्पनाओं को व्यक्त करने और उन्हें व्यवहार में परीक्षण करने के लिए, परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से, वैज्ञानिकों ने परमाणु नाभिक की संरचना की जांच करने में कामयाबी हासिल की। यह पता चला कि नाभिक में और भी छोटे कण होते हैं। नाभिक का आकार, उसका आवेश और पदार्थ के रासायनिक गुण इन कणों की संख्या पर निर्भर करते हैं। इसके अलावा, इन कणों में एक धनात्मक आवेश होता है, जो परमाणु के इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेश की भरपाई करता है। इन कणों को प्रोटॉन कहा जाता है। सामान्य अवस्था में इनकी संख्या सदैव इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है। नाभिक के आवेश का निर्धारण कैसे किया जाए, इसका प्रश्न अब नहीं था।एक तटस्थ अवस्था में परमाणु के नाभिक का आवेश हमेशा उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होता है और इलेक्ट्रॉनों के आवेश के संकेत के विपरीत होता है। और भौतिकविदों ने पहले ही सीख लिया है कि इलेक्ट्रॉनों की संख्या और आवेश का निर्धारण कैसे किया जाता है।

परमाणु नाभिक की संरचना: प्रोटॉन और न्यूट्रॉन

हालाँकि, आगे के शोध की प्रक्रिया में, एक नई समस्या उत्पन्न हुई। यह पता चला कि प्रोटॉन, समान आवेश वाले, कुछ मामलों में द्रव्यमान में दो बार भिन्न होते हैं। इससे कई सवाल और विसंगतियां पैदा हुईं। अंत में, यह स्थापित करना संभव था कि प्रोटॉन के अलावा परमाणु नाभिक की संरचना में कुछ ऐसे कण भी शामिल हैं जो लगभग प्रोटॉन के द्रव्यमान के बराबर हैं, लेकिन कोई चार्ज नहीं है। इन कणों को न्यूट्रॉन कहा जाता है। न्यूट्रॉन का पता लगाने से गणना में सभी विसंगतियों का समाधान हो गया। नतीजतन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन, नाभिक के घटक तत्वों के रूप में, न्यूक्लियॉन कहलाते थे। कोर की विशेषताओं से संबंधित किसी भी मूल्य की गणना को समझना बहुत आसान हो गया है। न्यूट्रॉन परमाणु आवेश के निर्माण में भाग नहीं लेते हैं, इसलिए, पदार्थ के रासायनिक गुणों पर उनका प्रभाव व्यावहारिक रूप से प्रकट नहीं होता है, हालांकि, न्यूट्रॉन क्रमशः नाभिक के द्रव्यमान के निर्माण में भाग लेते हैं, परमाणु के गुरुत्वाकर्षण गुणों को प्रभावित करते हैं। केंद्रक इस प्रकार, पदार्थ के गुणों पर न्यूट्रॉन का कुछ अप्रत्यक्ष प्रभाव होता है, लेकिन यह अत्यंत महत्वहीन होता है।

बेल्किन आई.के. परमाणु नाभिक का प्रभार और मेंडेलीव के तत्वों की आवधिक प्रणाली // क्वांट। - 1984। - नंबर 3। - एस। 31-32।

संपादकीय बोर्ड और "क्वांट" पत्रिका के संपादकों के साथ विशेष समझौते से

परमाणु की संरचना के बारे में आधुनिक विचार 1911-1913 में अल्फा कणों के प्रकीर्णन पर रदरफोर्ड के प्रसिद्ध प्रयोगों के बाद उत्पन्न हुए। इन प्रयोगों में, यह दिखाया गया था कि α -कण (उनका आवेश धनात्मक होता है), एक पतली धातु की पन्नी पर गिरने से, कभी-कभी बड़े कोणों पर विक्षेपित हो जाते हैं और यहाँ तक कि वापस फेंक दिए जाते हैं। इसे केवल इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि परमाणु में धनात्मक आवेश नगण्य मात्रा में केंद्रित होता है। यदि हम इसे गेंद के रूप में कल्पना करें, तो जैसा कि रदरफोर्ड ने स्थापित किया, इस गेंद की त्रिज्या लगभग 10 -14 -10 -15 मीटर होनी चाहिए, जो कि दसियों और सैकड़ों हजारों बार होती है। छोटे आकारएक पूरे के रूप में परमाणु (~10 -10 मीटर)। केवल इतने छोटे धनात्मक आवेश के पास ही हो सकता है विद्युत क्षेत्रत्यागने में सक्षम α - लगभग 20,000 किमी/सेकेंड की गति से गतिमान एक कण। रदरफोर्ड ने परमाणु के इस भाग को नाभिक कहा।

इस तरह यह विचार उत्पन्न हुआ कि किसी भी पदार्थ के परमाणु में एक धनात्मक आवेशित नाभिक और ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसका अस्तित्व परमाणुओं में पहले स्थापित हो चुका था। जाहिर है, चूंकि परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ है, इसलिए नाभिक का आवेश संख्यात्मक रूप से परमाणु में मौजूद सभी इलेक्ट्रॉनों के आवेश के बराबर होना चाहिए। यदि हम इलेक्ट्रॉन आवेश मापांक को अक्षर द्वारा निरूपित करते हैं इ(प्रारंभिक प्रभार), फिर प्रभार क्यूमैं कोर बराबर होना चाहिए क्यूमैं = ज़ी, कहाँ पे जेडपरमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर एक पूर्णांक है। लेकिन संख्या क्या है जेड? चार्ज क्या है क्यूमैं कोर?

रदरफोर्ड के प्रयोगों से, जिसने नाभिक के आकार को निर्धारित करना संभव बना दिया, सिद्धांत रूप में, नाभिक के आवेश के मूल्य को निर्धारित करना संभव है। आखिर खारिज करने वाला विद्युत क्षेत्र α -कण, न केवल आकार पर, बल्कि नाभिक के आवेश पर भी निर्भर करता है। और रदरफोर्ड ने वास्तव में नाभिक के आवेश का अनुमान लगाया था। रदरफोर्ड के अनुसार, किसी रासायनिक तत्व के परमाणु का परमाणु आवेश उसके सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के लगभग आधे के बराबर होता है लेकिन, प्रारंभिक शुल्क से गुणा इ, अर्थात

\(~Z = \frac(1)(2)A\)।

लेकिन, अजीब तरह से, न्यूक्लियस का सही चार्ज रदरफोर्ड द्वारा नहीं, बल्कि उनके लेखों और रिपोर्टों के पाठकों में से एक, डच वैज्ञानिक वैन डेन ब्रोक (1870-1926) द्वारा स्थापित किया गया था। यह अजीब है क्योंकि वैन डेन ब्रोक शिक्षा और पेशे से भौतिक विज्ञानी नहीं थे, बल्कि एक वकील थे।

रदरफोर्ड ने परमाणु नाभिक के आवेशों का मूल्यांकन करते समय उन्हें परमाणु द्रव्यमान के साथ सहसंबंधित क्यों किया? तथ्य यह है कि जब 1869 में डी। आई। मेंडेलीव ने बनाया था आवधिक प्रणालीरासायनिक तत्वों, उन्होंने तत्वों को उनके सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान के आरोही क्रम में व्यवस्थित किया। और पिछले चालीस वर्षों में, हर कोई इस तथ्य के आदी हो गया है कि एक रासायनिक तत्व की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता उसका रिश्तेदार है परमाणु भारयही वह तत्व है जो एक तत्व को दूसरे से अलग करता है।

इस बीच, इस समय, 20वीं शताब्दी की शुरुआत में, तत्वों की प्रणाली के साथ कठिनाइयाँ उत्पन्न हुईं। रेडियोधर्मिता की घटना के अध्ययन में, कई नए रेडियोधर्मी तत्वों की खोज की गई। और ऐसा प्रतीत होता था कि मेंडलीफ की व्यवस्था में उनके लिए कोई स्थान नहीं था। ऐसा लग रहा था कि मेंडलीफ की व्यवस्था को बदलने की जरूरत है। वैन डेन ब्रोक इसी के बारे में विशेष रूप से चिंतित थे। कई वर्षों के दौरान, उन्होंने तत्वों की एक विस्तारित प्रणाली के लिए कई विकल्प प्रस्तावित किए, जिसमें न केवल अभी भी अनदेखे स्थिर तत्वों के लिए पर्याप्त जगह होगी (डी। आई। मेंडेलीव ने खुद उनके लिए स्थानों की "देखभाल की"), बल्कि यह भी रेडियोधर्मी तत्वों के लिए भी। वैन डेन ब्रोक का अंतिम संस्करण 1913 की शुरुआत में प्रकाशित हुआ था, इसमें 120 स्थान थे, और यूरेनियम ने सेल नंबर 118 पर कब्जा कर लिया था।

उसी वर्ष, 1913 में, बिखरने पर नवीनतम शोध के परिणाम प्रकाशित किए गए थे। α - बड़े कोणों पर कण, रदरफोर्ड के सहयोगी गीगर और मार्सडेन द्वारा किए गए। इन परिणामों का विश्लेषण करते हुए, वैन डेन ब्रोक ने बनाया प्रमुख खोज. उन्होंने पाया कि संख्या जेडसूत्र में क्यूमैं = ज़ीकिसी रासायनिक तत्व के परमाणु के सापेक्ष द्रव्यमान के आधे के बराबर नहीं, बल्कि उसके क्रमांक के बराबर होता है। और, इसके अलावा, मेंडेलीव प्रणाली में तत्व की क्रमिक संख्या, और उसकी, वैन डेन ब्रोक, 120-स्थानीय प्रणाली में नहीं। मेंडेलीव की प्रणाली, यह पता चला है, बदलने की जरूरत नहीं थी!

यह वैन डेन ब्रोक के विचार से इस प्रकार है कि प्रत्येक परमाणु में एक परमाणु नाभिक होता है, जिसका प्रभार मेंडेलीव प्रणाली में संबंधित तत्व की क्रम संख्या के बराबर होता है, जो प्राथमिक चार्ज से गुणा होता है, और इलेक्ट्रॉनों, संख्या जिनमें से परमाणु में भी तत्व की क्रम संख्या के बराबर होता है। (उदाहरण के लिए, तांबे के परमाणु में 29 . आवेश वाला एक नाभिक होता है इ, और 29 इलेक्ट्रॉन।) यह स्पष्ट हो गया कि डी। आई। मेंडेलीव ने सहज रूप से रासायनिक तत्वों को तत्व के परमाणु द्रव्यमान के नहीं, बल्कि उसके नाभिक के आवेश के आरोही क्रम में व्यवस्थित किया (हालाँकि उसे इस बारे में पता नहीं था)। नतीजतन, एक रासायनिक तत्व दूसरे से उसके परमाणु द्रव्यमान से नहीं, बल्कि परमाणु नाभिक के आवेश से भिन्न होता है। एक परमाणु के नाभिक का आवेश होता है मुख्य विशेषतारासायनिक तत्व। पूरी तरह से अलग तत्वों के परमाणु हैं, लेकिन समान परमाणु द्रव्यमान के साथ (उनका एक विशेष नाम है - आइसोबार)।

तथ्य यह है कि यह परमाणु द्रव्यमान नहीं है जो सिस्टम में एक तत्व की स्थिति निर्धारित करता है, यह भी आवर्त सारणी से देखा जा सकता है: तीन स्थानों पर, परमाणु द्रव्यमान बढ़ाने के नियम का उल्लंघन किया जाता है। तो, निकेल (नंबर 28) का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान कोबाल्ट (नंबर 27) से कम है, पोटेशियम (नंबर 19) के लिए यह आर्गन (नंबर 18) से कम है, आयोडीन के लिए (नंबर। 53) यह टेल्यूरियम (संख्या 52) से कम है।

परमाणु नाभिक के आवेश और तत्व की परमाणु संख्या के बीच संबंध की धारणा ने उसी 1913 ("भौतिकी 10", § 103) में खोजे गए रेडियोधर्मी परिवर्तनों के दौरान विस्थापन के नियमों को आसानी से समझाया। दरअसल, जब नाभिक द्वारा उत्सर्जित होता है α -कण, जिसका आवेश दो प्राथमिक आवेशों के बराबर है, नाभिक का आवेश, और इसलिए इसकी क्रम संख्या (अब वे आमतौर पर कहते हैं - परमाणु संख्या) दो इकाइयों से घटनी चाहिए। उत्सर्जित करते समय β -कण, यानी एक ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन, इसे एक इकाई से बढ़ाना चाहिए। विस्थापन के नियम इस बारे में हैं।

वैन डेन ब्रोक के विचार को बहुत जल्द (शाब्दिक रूप से उसी वर्ष में) पहली बार प्राप्त हुआ, यद्यपि अप्रत्यक्ष, प्रयोगात्मक पुष्टि। कुछ समय बाद, कई तत्वों के नाभिक के आवेश के प्रत्यक्ष माप से इसकी शुद्धता सिद्ध हुई। यह स्पष्ट है कि उन्होंने इसमें एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई आगामी विकाशपरमाणु और परमाणु नाभिक की भौतिकी।

कि सभी चीजें से बनी हैं प्राथमिक कण, वैज्ञानिकों ने माना है प्राचीन ग्रीस. लेकिन उन दिनों इस तथ्य को साबित करने या इसे खारिज करने का कोई तरीका नहीं था। हां, और पुरातनता में परमाणुओं के गुणों का अनुमान केवल विभिन्न पदार्थों के अपने स्वयं के अवलोकनों के आधार पर लगाया जा सकता है।

यह साबित करना संभव था कि सभी पदार्थों में केवल 19 वीं शताब्दी में और फिर परोक्ष रूप से प्राथमिक कण होते हैं। उसी समय, दुनिया भर के भौतिकविदों और रसायनज्ञों ने प्राथमिक कणों का एक एकीकृत सिद्धांत बनाने की कोशिश की, उनकी संरचना का वर्णन किया और विभिन्न गुणों की व्याख्या की, जैसे, उदाहरण के लिए, नाभिक का आवेश।

कई वैज्ञानिकों के कार्य अणुओं, परमाणुओं और उनकी संरचना के अध्ययन के लिए समर्पित रहे हैं। भौतिकी धीरे-धीरे सूक्ष्म जगत के अध्ययन में चली गई - प्राथमिक कण, उनकी बातचीत और गुण। वैज्ञानिकों ने आश्चर्य करना शुरू कर दिया कि इसमें क्या शामिल है परिकल्पनाओं को सामने रखना और उन्हें साबित करने की कोशिश करना, कम से कम परोक्ष रूप से।

नतीजतन, अर्नेस्ट रदरफोर्ड और नील्स बोहर द्वारा प्रस्तावित ग्रह सिद्धांत को मूल सिद्धांत के रूप में अपनाया गया था। इस सिद्धांत के अनुसार, किसी भी परमाणु के नाभिक का आवेश धनात्मक होता है, जबकि ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन उसकी कक्षाओं में चक्कर लगाते हैं, अंततः परमाणु को विद्युत रूप से उदासीन बना देते हैं। समय के साथ, इस सिद्धांत की बार-बार पुष्टि की गई है। कुछ अलग किस्म काप्रयोग, उसके सह-लेखकों में से एक के प्रयोगों से शुरू होता है।

आधुनिक परमाणु भौतिकीरदरफोर्ड-बोहर सिद्धांत को मौलिक मानते हैं, परमाणुओं और उनके तत्वों के सभी अध्ययन इसी पर आधारित हैं। दूसरी ओर, पिछले 150 वर्षों में उभरी अधिकांश परिकल्पनाओं की व्यावहारिक रूप से पुष्टि नहीं हुई है। यह पता चला है कि अध्ययन के तहत वस्तुओं के अति-छोटे आकार के कारण अधिकांश परमाणु भौतिकी सैद्धांतिक है।

बेशक, में आधुनिक दुनियाउदाहरण के लिए (या कोई अन्य तत्व) एल्यूमीनियम के नाभिक के आवेश का निर्धारण 19वीं शताब्दी की तुलना में बहुत आसान है, और प्राचीन ग्रीस में इससे भी अधिक। लेकिन इस क्षेत्र में नई-नई खोजें करते हुए वैज्ञानिक कभी-कभी चौंकाने वाले निष्कर्ष निकालते हैं। एक समस्या का समाधान खोजने की कोशिश में, भौतिकी नई समस्याओं और विरोधाभासों का सामना करती है।

प्रारंभ में, रदरफोर्ड का सिद्धांत कहता है कि किसी पदार्थ के रासायनिक गुण उसके परमाणु के नाभिक के आवेश पर और इसके परिणामस्वरूप, उसकी कक्षाओं में घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर करते हैं। आधुनिक रसायन विज्ञान और भौतिकी इस संस्करण की पूरी तरह से पुष्टि करते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि अणुओं की संरचना का अध्ययन शुरू में किसके द्वारा निरस्त किया गया था सबसे सरल मॉडल- एक हाइड्रोजन परमाणु, जिसका परमाणु प्रभार 1 है, सिद्धांत पूरी तरह से आवर्त सारणी के सभी तत्वों पर लागू होता है, जिसमें पिछली सहस्राब्दी के अंत में कृत्रिम रूप से प्राप्त किए गए तत्व भी शामिल हैं।

यह उत्सुक है कि रदरफोर्ड के शोध से बहुत पहले, एक अंग्रेजी रसायनज्ञ, शिक्षा के डॉक्टर विलियम प्राउट ने देखा कि विशिष्ट गुरुत्व विभिन्न पदार्थइस हाइड्रोजन सूचकांक का एक गुणक है। फिर उन्होंने सुझाव दिया कि अन्य सभी तत्वों में कुछ सरल स्तर पर हाइड्रोजन होता है। कि, उदाहरण के लिए, एक नाइट्रोजन कण 14 ऐसे न्यूनतम कण हैं, ऑक्सीजन 16 है, आदि। यदि हम इस सिद्धांत को विश्व स्तर पर आधुनिक व्याख्या में मानते हैं, तो सामान्य तौर पर यह सही है।