Az atommag töltését a mennyiség határozza meg. Atommag: magtöltés

A kernel charge() megkeresi kémiai elem táblázatban D.I. Mengyelejev. A Z-szám az atommagban lévő protonok száma. Cl a proton töltése, amely nagysága megegyezik az elektron töltésével.

Még egyszer hangsúlyozzuk, hogy az atommag töltése határozza meg a protonok által hordozott pozitív elemi töltések számát. És mivel az atom általában semleges rendszer, az atommag töltése határozza meg az atomban lévő elektronok számát is. És ne felejtsük el, hogy az elektronnak negatív elemi töltése van. Az atomban lévő elektronok számuk függvényében oszlanak meg energiahéjak és részhéjak között, ezért az atommag töltése jelentős hatással van az elektronok állapotuk szerinti eloszlására. Az utolsó energiaszinten lévő elektronok száma attól függ Kémiai tulajdonságok atom. Kiderül, hogy az atommag töltése határozza meg az anyag kémiai tulajdonságait.

Ma már szokás a különféle kémiai elemeket a következőképpen jelölni: , ahol X egy kémiai elem szimbóluma a periódusos rendszerben, amely a töltésnek felel meg.

Azonos Z, de eltérő atomtömegű elemek (A) (ez azt jelenti, hogy az atommagban ugyanaz a szám protonokat, de különböző számú neutront) izotópoknak nevezzük. Tehát a hidrogénnek két izotópja van: 1 1 H-hidrogén; 2 1 H-deutérium; 3 1 H-trícium

Vannak stabil és instabil izotópok.

Az azonos tömegű, de eltérő töltésű atommagokat izobároknak nevezzük. Az izobárok főként nehéz magok között, párokban vagy triádokban találhatók. Például és .

A nukleáris töltés első közvetett mérését Moseley végezte 1913-ban. Összefüggést állapított meg a karakterisztika gyakorisága között. röntgensugárzás() és nukleáris töltet (Z):

ahol C és B a vizsgált sugárzási sorozat elemétől független állandók.

Az atommag töltését Chadwick közvetlenül határozta meg 1920-ban, miközben a hélium atommagjainak fémfilmeken való szóródását tanulmányozta.

Alapösszetétel

A hidrogénatom magját protonnak nevezzük. A proton tömege:

Az atommag protonokból és neutronokból (együttesen nukleonokból) áll. A neutront 1932-ben fedezték fel. A neutron tömege nagyon közel van a proton tömegéhez. Neutron elektromos töltés nem rendelkezik.

Az atommagban lévő protonok (Z) és neutronok számának (N) összegét A tömegszámnak nevezzük:

Mivel a neutron és a proton tömege nagyon közel van egymáshoz, mindegyikük majdnem egy atomtömeg-egység. Az atomban lévő elektronok tömege sokkal kisebb, mint az atommag tömege, ezért úgy gondolják, hogy tömegszám mag megközelítőleg egyenlő az elem relatív atomtömegével, ha a legközelebbi egész számra kerekítjük.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat

Az atommagok nagyon stabil rendszerek, ezért a protonokat és a neutronokat valamilyen erő hatására az atommag belsejében kell tartani. Mit tud mondani ezekről az erőkről?

Döntés

Azonnal megjegyezhető, hogy a nukleonokat megkötő erők nem tartoznak a túl gyenge gravitációs erőkhöz. Az atommag stabilitása nem magyarázható az elektromágneses erők jelenlétével, hiszen a protonok, mint azonos előjelű töltést hordozó részecskék között csak elektromos taszítás léphet fel. A neutronok elektromosan semleges részecskék. A nukleonok között hat különleges fajta erők, amelyeket nukleáris erőknek nevezünk. Ezek az erők csaknem 100-szor erősebbek, mint az elektromos erők. Az atomerők a legerősebbek a természetben ismert összes erő közül. A részecskék kölcsönhatását az atommagban erősnek nevezzük. A nukleáris erők következő jellemzője, hogy rövid hatótávolságúak. A nukleáris erők csak cm-es nagyságrendű távolságban, vagyis az atommag méretének távolságában válnak észrevehetővé.

2. PÉLDA

Gyakorlat

Mit minimális távolság Megközelítheti-e egy hélium atom magja, amelynek mozgási energiája megegyezik a frontális ütközéséval, egy ólomatom mozdulatlan magjához?

Döntés

Készítsünk rajzot. Tekintsük egy hélium atom magjának ( - részecskék) elektrosztatikus térben való mozgását, amely egy ólomatom mozdulatlan magját hozza létre. - a részecske nullára csökkenő sebességgel mozog az ólomatom magja felé, mivel a hasonló töltésű részecskék között taszító erők hatnak. A részecske által birtokolt kinetikus energia a kölcsönhatás potenciális energiájává válik - a részecske és a mező (), amely létrehozza az ólomatom magját: Az elektrosztatikus térben lévő részecske potenciális energiáját a következőképpen fejezzük ki: ahol a hélium atom magjának töltése; - feszültség elektrosztatikus mező, amely létrehozza az ólomatom magját. A (2.1) - (2.3) pontból a következőket kapjuk:

Utasítás

D.I. Mengyelejev táblázatában, mint egy többszintesben bérház"" kémiai elemek, amelyek mindegyike elfoglalja a sajátját saját lakás. Így minden elemnek van egy bizonyos sorozatszáma, amely a táblázatban van feltüntetve. A kémiai elemek számozása balról jobbra és felülről indul. A táblázatban a vízszintes sorokat pontoknak, a függőleges oszlopokat pedig csoportoknak nevezzük. Ez azért fontos, mert a csoport vagy időszak számával is jellemezhető néhány paraméter. atom.

Az atom kémiailag oszthatatlan, de ugyanakkor kisebbekből áll alkotórészei, amelyek magukban foglalják (pozitív töltésű részecskék), (negatív töltésű) (semleges részecskék). A tömeg atom az atommagban (protonok és neutronok miatt), amely körül elektronok keringenek. Általában az atom elektromosan semleges, vagyis a pozitívak száma díjak egybeesik a negatívok számával, tehát a protonok számával, és azonos. pozitív töltés magok atom csak a protonok rovására megy végbe.

1. példa Határozza meg a töltést magok atom szén (C). Elkezdjük elemezni a szén kémiai elemét, D. I. Mengyelejev táblázatára összpontosítva. A szén a 6. számú „lakásban” van. Ezért azt magok+6 az atommagban található 6 proton (pozitív töltésű részecskék) miatt. Tekintettel arra, hogy az atom elektromosan semleges, ez azt jelenti, hogy 6 elektron is lesz.

2. példa Határozza meg a töltést magok atom alumínium (Al). Az alumíniumnak van egy sorozatszáma - No. 13. Ezért a töltés magok atom alumínium +13 (13 proton miatt). 13 elektron is lesz.

3. példa Határozza meg a töltést magok atom ezüst (Ag). Az ezüstnek van egy sorozatszáma - No. 47. Ezért a töltés magok atom ezüst + 47 (47 proton miatt). 47 elektron is van.

jegyzet

D.I. Mengyelejev táblázatában két számérték van feltüntetve egy cellában minden kémiai elemhez. Ne keverje össze egy elem rendszámát és relatív tömegét

Egy kémiai elem atomja abból áll magokés elektronhéj. Az atommag az atom központi része, amelyben szinte teljes tömege koncentrálódik. Az elektronhéjjal ellentétben az atommagnak pozitív díj.

Szükséged lesz

• Egy kémiai elem atomszáma, Moseley törvénye

Utasítás

És így, díj magok egyenlő a protonok számával. Viszont az atommagban lévő protonok száma megegyezik az atomszámmal. Például a hidrogén rendszáma 1, vagyis a hidrogén atommagja egy protonból áll. díj+1. A nátrium rendszáma 11, díjövé magok egyenlő +11.

Alfa-bomlásban magok atomszáma kettővel csökken egy alfa-részecske kibocsátásával ( magok atom). Így az alfa-bomláson átesett atommag protonjainak száma is kettővel csökken.
A béta-bomlás három különböző módon történhet. "Béta-mínusz" bomlás esetén a neutron kibocsátásakor antineutrínóvá válik. Azután díj magok egységenként.
Béta-plusz bomlás esetén a proton neutronná, pozitronná és neutrínóvá alakul, díj magok eggyel csökken.
Elektronikus rögzítés esetén díj magok is eggyel csökken.

Díj magok spektrumvonalak frekvenciájából is meghatározható jellemző sugárzás atom. Moseley törvénye szerint: sqrt(v/R) = (Z-S)/n, ahol v a spektrális karakterisztikus sugárzás, R a Rydberg-állandó, S a szűrési állandó, n a főkvantumszám.
Így Z = n*sqrt(v/r)+s.

Kapcsolódó videók

Források:

• Hogyan változik a nukleáris töltés?

Az atom az egyes elemek legkisebb részecskéje, amely hordozza kémiai tulajdonságait. Mind az atom létezése, mind szerkezete ősidők óta vita és tanulmány tárgya. Megállapították, hogy az atomok szerkezete hasonló a szerkezethez Naprendszer: középen a mag található, amely nagyon kevés helyet foglal el, de szinte a teljes tömeget magában koncentrálta; "bolygók" keringenek körülötte - negatívot hordozó elektronok díjak. Hogyan találhat töltést? magok atom?

Utasítás

Bármely atom elektromosan semleges. De mivel negatívumot hordoznak díjak, ellentétes töltéseknek kell egyensúlyban lenniük. És van. Pozitív díjak protonoknak nevezett részecskéket hordoznak az atommagban. A proton sokkal nagyobb tömegű, mint az elektron: tömege eléri az 1836 elektront!

A legegyszerűbb eset a periódusos rendszer első elemének hidrogénatomja. Ha a táblázatot nézzük, látni fogja, hogy az első számnál van, és a magja egyetlen protonból áll, amely körül az egyetlen proton kering. Ebből következik, hogy magok a hidrogénatom +1.

Más elemek magjai már nemcsak protonokból állnak, hanem úgynevezett „neutronokból” is. Ahogy a névből könnyen megállapítható, egyáltalán nincs töltésük, sem negatív, sem pozitív. Ezért ne feledje: nem számít, hány neutron van az atomban magok, csak a tömegére hatnak, de a töltésére nem.

Ezért a pozitív töltés nagysága magok egy atom csak attól függ, hogy hány protont tartalmaz. De mivel, mint már jeleztük, az atom elektromosan semleges, magjának ugyanannyi protont kell tartalmaznia, és magok. A protonok számát az elem sorozatszáma határozza meg a periódusos rendszerben.

Vegye figyelembe több elemet. Például híres és létfontosságú szükséges oxigén a 8-as számú "sejtben" található. Ezért magja 8 protont tartalmaz, és a töltés magok+8 lesz. A vas egy 26-os „cellát” foglal el, és ennek megfelelően töltése van magok+26. A fém pedig - 79-es sorozatszámmal - pontosan ugyanilyen töltésű lesz magok(79), + jellel. Ennek megfelelően egy oxigénatom 8 elektront tartalmaz, egy atom - 26 és egy aranyatom - 79.

Kapcsolódó videók

Normál körülmények között az atom elektromosan semleges. Ebben az esetben az atom magja, amely protonokból és neutronokból áll, pozitív, az elektronok negatív töltést hordoznak. Elektronok feleslegével vagy hiányával az atom ionná alakul.

Utasítás

Kémiai vegyületek lehet molekuláris vagy ionos természetű. A molekulák elektromosan semlegesek, és az ionok bizonyos töltést hordoznak. Tehát az NH3 ammónia molekula semleges, de az NH4+ ammóniumion pozitív töltésű. Kötések az ammónia molekulában, a csere típusa alapján. A negyedik hidrogénatomot a donor-akceptor mechanizmus szerint adjuk hozzá, ez is kovalens kötés. Ammónium keletkezik, amikor az ammónia reagál savas oldatokkal.

Fontos megérteni, hogy egy elem magjának töltése nem függ a kémiai átalakulásoktól. Nem számít, hány elektront ad hozzá vagy vesz el, az atommag töltése változatlan marad. Például egy O atomot, egy O-aniont és egy O+ kationt ugyanaz a +8 magtöltés jellemez. Ebben az esetben az atomnak 8 elektronja van, az anionnak 9, a kationnak - 7. Maga az atommag csak magtranszformációval változtatható meg.

A leggyakoribb típus nukleáris reakciók- radioaktív bomlás, amely bekövetkezhet természetes környezet. Az ilyen bomláson átesett elemek atomtömege szögletes zárójelben van. Ez azt jelenti, hogy a tömegszám nem állandó, idővel változik.

Az elemek periódusos rendszerében D.I. A Mengyelejev ezüst 47-es sorozatszámmal és "Ag" (argentum) jelöléssel rendelkezik. Ennek a fémnek a neve valószínűleg a latin „argos” szóból származik, ami „fehér”, „fényes”.

Utasítás

Az ezüstöt már az ie 4. évezredben ismerte az emberiség. NÁL NÉL Az ókori Egyiptom még "fehér aranynak" is nevezték. Ez a fém természetes formában és vegyületek, például szulfidok formájában is megtalálható a természetben. Az ezüströgök nehézek, és gyakran tartalmaznak aranyat, higanyt, rezet, platinát, antimont és bizmutot.

Az ezüst kémiai tulajdonságai.

Az ezüst az átmeneti fémek csoportjába tartozik, és a fémek összes tulajdonságával rendelkezik. Az ezüst aktivitása azonban alacsony - a fémek elektrokémiai feszültségsorában a hidrogéntől jobbra, szinte a legvégén található. A vegyületekben az ezüst leggyakrabban +1 oxidációs állapotot mutat.

Normál körülmények között az ezüst nem lép reakcióba oxigénnel, hidrogénnel, nitrogénnel, szénnel, szilíciummal, de kölcsönhatásba lép a kénnel, ezüst-szulfidot képezve: 2Ag+S=Ag2S. Hevítéskor az ezüst kölcsönhatásba lép a halogénekkel: 2Ag+Cl2=2AgCl↓.

Az oldható ezüst-nitrát AgNO3 a halogenidionok kvalitatív meghatározására szolgál oldatban – (Cl-), (Br-), (I-): (Ag+)+(Hal-)=AgHal↓. Például a klóranionokkal való kölcsönhatás során az ezüst oldhatatlan anyagot ad fehér csapadék AgCl↓.

Miért sötétednek el az ezüst edények a levegő hatására?

Az ezüsttermékek fokozatos előállításának oka, hogy az ezüst reakcióba lép a levegőben lévő hidrogén-szulfiddal. Ennek eredményeként Ag2S film képződik a fém felületén: 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O.

Tól től bolygómodell Az atomok szerkezete, tudjuk, hogy az atom egy mag, és egy elektronfelhő kering körülötte. Ráadásul az elektronok és az atommag közötti távolság tíz- és százezerszer nagyobb, mint magának az atommagnak a mérete.

Mi maga a mag? Ez egy kis kemény, oszthatatlan golyó, vagy kisebb részecskékből áll? A világon egyetlen mikroszkóp sem képes világosan megmutatni nekünk, mi történik ezen a szinten. Minden túl kicsi. Akkor hogyan legyen? Lehetséges egyáltalán tanulmányozni az atommag fizikáját? Hogyan lehet megtudni az atommag összetételét és jellemzőit, ha nem lehet tanulmányozni?

Az atommag töltése

Sokféle közvetett kísérlettel, hipotézisek megfogalmazásával és gyakorlati tesztelésével, próbálkozások és tévedések révén sikerült a tudósoknak megvizsgálniuk az atommag szerkezetét. Kiderült, hogy az atommag még kisebb részecskékből áll. Az atommag mérete, töltése és az anyag kémiai tulajdonságai ezeknek a részecskéknek a számától függenek. Ezenkívül ezek a részecskék pozitív töltéssel rendelkeznek, amely kompenzálja az atom elektronjainak negatív töltését. Ezeket a részecskéket protonoknak nevezzük. Számuk normál állapotban mindig megegyezik az elektronok számával. Az a kérdés, hogyan lehet meghatározni az atommag töltését, már nem állt fenn. A semleges állapotú atom magjának töltése mindig megegyezik a körülötte keringő elektronok számával, és ellentétes előjelű az elektronok töltésével. A fizikusok pedig már megtanulták, hogyan határozzák meg az elektronok számát és töltését.

Az atommag szerkezete: protonok és neutronok

A további kutatások során azonban új probléma merült fel. Kiderült, hogy az azonos töltésű protonok egyes esetekben kétszeres tömegűek. Ez sok kérdést és következetlenséget okozott. Végül sikerült megállapítani, hogy az atommag összetételében a protonokon kívül olyan részecskék is szerepelnek, amelyek tömegük közel azonos a protonokkal, de nincs töltésük. Ezeket a részecskéket neutronoknak nevezzük. A neutronok detektálása a számítások minden inkonzisztenciáját feloldotta. Ennek eredményeként a protonokat és a neutronokat, mint az atommag alkotóelemeit, nukleonoknak nevezték. A mag jellemzőivel kapcsolatos bármely érték kiszámítása sokkal könnyebben érthetővé vált. A neutronok nem vesznek részt a magtöltés kialakulásában, ezért az anyag kémiai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatásuk gyakorlatilag nem nyilvánul meg, viszont a neutronok részt vesznek az atommagok tömegének kialakításában, illetve befolyásolják az atom gravitációs tulajdonságait sejtmag. Így a neutronoknak van némi közvetett hatása az anyag tulajdonságaira, de ez rendkívül jelentéktelen.

Belkin I.K. Az atommag töltése és Mengyelejev periodikus elemrendszere // Kvant. - 1984. - 3. sz. - S. 31-32.

Külön megállapodás alapján a Kvant folyóirat szerkesztőbizottságával és szerkesztőivel

Az atom szerkezetére vonatkozó modern elképzelések 1911-1913-ban merültek fel, Rutherford híres kísérletei után az alfa-részecskék szóródásával kapcsolatban. Ezekben a kísérletekben kimutatták, hogy α -a vékony fémfóliára hulló részecskék (töltésük pozitív) esetenként nagy szögben elhajlanak, sőt vissza is dobódnak. Ez csak azzal magyarázható, hogy az atomban a pozitív töltés elhanyagolható térfogatban koncentrálódik. Ha golyó formájában képzeljük el, akkor Rutherford megállapította, hogy ennek a golyónak a sugara körülbelül 10 -14 -10 -15 m legyen, ami tíz- és százezerszerese. kisebb méretek atom egészében (~10 -10 m). Csak ilyen kis pozitív töltés közelében lehet elektromos mező képes eldobni α - körülbelül 20 000 km/s sebességgel mozgó részecske. Rutherford az atomnak ezt a részét atommagnak nevezte.

Így merült fel az a gondolat, hogy bármely anyag atomja pozitív töltésű magból és negatív töltésű elektronokból áll, amelyeknek az atomokban való létezését korábban megállapították. Nyilvánvaló, hogy mivel az atom egésze elektromosan semleges, az atommag töltésének számszerűen meg kell egyeznie az atomban jelenlévő összes elektron töltésével. Ha az elektron töltési modulusát betűvel jelöljük e(elemi töltés), majd a töltés q i magoknak egyenlőnek kell lenniük q i = Ze, ahol Z az atomban lévő elektronok számával egyenlő egész szám. De mi a szám Z? Mi a díj q i core?

Rutherford kísérleteiből, amelyek lehetővé tették az atommag méretének meghatározását, elvileg meg lehet határozni az atommag töltésének értékét. Hiszen az elektromos mező, amely elutasít α -részecske, nem csak a mérettől, hanem az atommag töltésétől is függ. Rutherford pedig valóban felbecsülte az atommag töltését. Rutherford szerint egy kémiai elem atomjának magtöltése megközelítőleg egyenlő a relatív atomtömeg felével. DE, szorozva az elemi töltéssel e, azaz

\(~Z = \frac(1)(2)A\).

De furcsa módon az atommag valódi töltését nem Rutherford, hanem cikkeinek és jelentéseinek egyik olvasója, Van den Broek (1870-1926) holland tudós állapította meg. Furcsa, mert Van den Broek nem végzettsége és foglalkozása szerint fizikus volt, hanem jogász.

Miért állította össze Rutherford az atommagok töltéseit az atomtömegekkel? A helyzet az, hogy amikor 1869-ben D. I. Mengyelejev létrehozta periodikus rendszer kémiai elemeket, az elemeket a relatív atomtömegük szerint növekvő sorrendbe rendezte. És az elmúlt negyven év során mindenki megszokta, hogy egy kémiai elem legfontosabb jellemzője a rokona. atomtömeg hogy ez különbözteti meg az egyik elemet a másiktól.

Eközben ekkor, a 20. század elején adódtak nehézségek az elemrendszerrel. A radioaktivitás jelenségének vizsgálata során számos új radioaktív elemet fedeztek fel. És úgy tűnt, nincs helyük Mengyelejev rendszerében. Úgy tűnt, Mengyelejev rendszerén változtatni kell. Ez volt az, ami miatt Van den Broek különösen aggódott. Több év leforgása alatt több lehetőséget is javasolt egy kibővített elemrendszerre, amelyben nemcsak a még feltáratlan stabil elemeknek lenne elég hely (ezek helyéről maga D. I. Mengyelejev „gondoskodott”), hanem radioaktív elemekre is. Van den Broek utolsó verziója 1913 elején jelent meg, 120 férőhelyes volt, és az urán a 118-as cellát foglalta el.

Ugyanebben az évben, 1913-ban jelentek meg a szórással kapcsolatos legújabb kutatások eredményei. α -részecskék nagy szögben, Rutherford munkatársai, Geiger és Marsden. Ezeket az eredményeket elemezve Van den Broek tette jelentős felfedezés. Azt találta, hogy a szám Z képletben q i = Ze nem egyenlő egy kémiai elem atomjának relatív tömegének felével, hanem a sorozatszámával. És ráadásul az elem sorszáma a Mengyelejev-rendszerben, és nem az ő, Van den Broek-i, 120-as lokális rendszerben. Mengyelejev rendszerén, mint kiderült, nem kellett változtatni!

Van den Broek gondolatából következik, hogy minden atom egy atommagból áll, amelynek töltése megegyezik a Mengyelejev-rendszerben a megfelelő elem sorozatszámával, szorozva az elemi töltéssel és az elektronok számával. amelynek az atomban az elem sorszámával is egyenlő. (A rézatom például egy 29 töltésű magból áll e, és 29 elektron.) Világossá vált, hogy D. I. Mengyelejev intuitív módon nem az elem atomtömege, hanem magjának töltése szerint rendezte a kémiai elemeket növekvő sorrendbe (bár erről nem tudott). Következésképpen egy kémiai elem nem az atomtömegében, hanem az atommag töltésében különbözik a másiktól. Az atommag töltése az fő jellemzője kémiai elem. Vannak teljesen különböző elemek atomjai, de azonos atomtömegűek (különleges nevük van - izobárok).

Az, hogy nem az atomtömegek határozzák meg egy elem helyzetét a rendszerben, a periódusos rendszerből is látható: három helyen sérül az atomtömeg növelésének szabálya. Tehát a nikkel (28. számú) relatív atomtömege kisebb, mint a kobalté (27. számú), a káliumé (19.) kisebb, mint az argoné (18. számú), a jódoké (No. 53) kisebb, mint a tellúré (52. sz.).

Az atommag töltése és az elem sorszáma közötti kapcsolatra vonatkozó feltevés könnyen megmagyarázta a radioaktív átalakulások elmozdulási szabályait, amelyeket ugyanebben az 1913-ban fedeztek fel (Physics 10, § 103). Valóban, amikor az atommag bocsátja ki α -részecske, melynek töltése egyenlő két elemi töltéssel, az atommag töltése, és ebből következően a sorszáma (most szokták mondani - atomszám) két egységgel csökkenjen. Kibocsátáskor β -részecske, azaz negatív töltésű elektron, egy egységgel kell növekednie. Erről szólnak az eltolási szabályok.

Van den Broek ötlete nagyon hamar (szó szerint ugyanabban az évben) megkapta az első, bár közvetett kísérleti megerősítést. Valamivel később helyességét számos elem atommagjának töltésének közvetlen mérésével igazolták. Nyilvánvaló, hogy fontos szerepet játszott további fejlődés az atom és az atommag fizikája.

Hogy minden dolog abból áll elemi részecskék, feltételezték a tudósok Ókori Görögország. De akkoriban nem lehetett ezt a tényt bizonyítani vagy cáfolni. Igen, és az atomok tulajdonságait az ókorban csak találgatni tudták a különféle anyagokra vonatkozó saját megfigyeléseik alapján.

Azt, hogy minden anyag elemi részecskékből áll, csak a 19. században sikerült bizonyítani, majd közvetve. Ugyanakkor a fizikusok és kémikusok szerte a világon megpróbálták létrehozni az elemi részecskék egységes elméletét, leírva szerkezetüket, és megmagyarázva különféle tulajdonságokat, például az atommag töltését.

Számos tudós munkája foglalkozott a molekulák, atomok és szerkezetük tanulmányozásával. A fizika fokozatosan átkerült a mikrovilág – az elemi részecskék, kölcsönhatásaik és tulajdonságaik – tanulmányozásába. A tudósok azon kezdtek töprengeni, hogy mit is jelent az, hogy hipotéziseket állítanak fel, és megpróbálják – legalábbis közvetve – bizonyítani.

Ennek eredményeként az Ernest Rutherford és Niels Bohr által javasolt planetáris elméletet fogadták el alapelméletként. Ezen elmélet szerint bármely atom atommagjának töltése pozitív, míg a negatív töltésű elektronok forognak a pályáján, és végül elektromosan semlegessé teszik az atomot. Idővel ezt az elméletet többször is megerősítették. másfajta kísérleteket, kezdve egyik szerzőtársának kísérleteivel.

Modern magfizika alapvetőnek tartja a Rutherford-Bohr elméletet, minden atomok és elemeik tanulmányozása ezen alapul. Másrészt az elmúlt 150 év során felmerült hipotézisek többsége gyakorlatilag nem igazolódott be. Kiderült, hogy a legtöbb magfizika elméleti a vizsgált objektumok rendkívül kicsi mérete miatt.

Természetesen be modern világ az alumínium (vagy bármely más elem) magjának töltésének meghatározása például sokkal könnyebb, mint a 19. században, és még inkább az ókori Görögországban. Ám az ezen a területen új felfedezéseket követően a tudósok néha meglepő következtetésekre jutnak. Egyetlen problémára megoldást keresve a fizika új problémákkal és paradoxonokkal néz szembe.

Kezdetben Rutherford elmélete azt mondja, hogy egy anyag kémiai tulajdonságai az atommag töltésétől, és ennek eredményeként a pályáján keringő elektronok számától függenek. A modern kémia és fizika teljes mértékben megerősíti ezt a verziót. Annak ellenére, hogy a molekulák szerkezetének tanulmányozását kezdetben taszította a legegyszerűbb modell- hidrogénatom, amelynek magtöltése 1, az elmélet teljes mértékben érvényes a periódusos rendszer minden elemére, beleértve a múlt évezred végén mesterségesen kapottakat is.

Érdekes, hogy jóval Rutherford kutatása előtt egy angol kémikus, végzettségű orvos, William Prout észrevette, hogy fajsúly különféle anyagok ennek a hidrogénindexnek a többszöröse. Ezután azt javasolta, hogy az összes többi elem egyszerűen hidrogénből álljon valamilyen legegyszerűbb szinten. Hogy például egy nitrogén részecske 14 ilyen minimális részecske, az oxigén 16 stb. Ha ezt az elméletet globálisan, modern értelmezésben tekintjük, akkor általánosságban helyes.