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 egyik vagy másik atom atommagjának töltése kémiai elem megközelítőleg relatív atomtömege felével egyenlő 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 a kémiai elemek periodikus rendszerét, az elemeket a relatív atomtömegük növelésének sorrendjében rendezte. Az elmúlt negyven év során pedig mindenki megszokta, hogy egy kémiai elem legfontosabb jellemzője a relatív atomtömege, hogy ez az, ami megkülönbözteti 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 sorszámával, 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).

Ami nem atomtömegek határozza meg az elem helyzetét a rendszerben, a periódusos rendszerből is látszik: három helyen sérül az atomtömeg növekedésének 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 rendszáma közötti kapcsolat feltételezése könnyen megmagyarázza a radioaktív átalakulások során bekövetkező elmozdulás szabályait, amelyeket ugyanabban 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.

ALAPTÖLTÉS

Moseley törvénye. Az atommag elektromos töltését az összetételét alkotó protonok alkotják. A protonok száma Z töltésének nevezzük, ami azt jelenti, hogy az atommag töltésének abszolút értéke egyenlő Ze. Az atommag töltése megegyezik a sorozatszámmal Z elem be periodikus rendszer Mengyelejev elemei. Az atommagok töltéseit először Moseley angol fizikus határozta meg 1913-ban. A hullámhossz kristállyal történő mérésével λ jellegzetes röntgensugárzás bizonyos elemek atomjainál Moseley szabályos hullámhossz-változást fedezett fel λ a periódusos rendszerben egymás után következő elemekre (2.1. ábra). Moseley ezt a megfigyelést függőségként értelmezte λ valamilyen atomi állandótól Z, amely elemről elemre eggyel változik, és egyenlő eggyel hidrogénhez:

ahol és vannak állandók. A röntgenkvantumok atomi elektronok általi szórásával kapcsolatos kísérletekből és α -részecskék atommagok szerint, már korábban is ismert volt, hogy az atommag töltése megközelítőleg az atomtömeg felével egyenlő, ezért közel van az elem sorszámához. Mivel a jellegzetes röntgensugárzás kibocsátása az atomban zajló elektromos folyamatok következménye, Moseley arra a következtetésre jutott, hogy a kísérletei során talált atomi állandó, amely meghatározza a jellegzetes röntgensugárzás hullámhosszát és egybeesik az elem sorozatszámával. , csak az atommag töltése lehet (Moseley törvénye).

Rizs. 2.1. Moseley által a szomszédos elemek atomjainak röntgenspektrumai

A röntgenhullámhossz mérése nagy pontossággal történik, így a Moseley-törvény alapján abszolút megbízhatóan megállapítható egy atom kémiai elemhez való tartozása. Az azonban tény, hogy az állandó Z az utolsó egyenletben az atommag töltése szerepel, bár közvetett kísérletek igazolják, végül a posztulátumon – Moseley törvényén – nyugszik. Ezért Moseley felfedezése után szórási kísérletekben többször is megmérték az atommagok töltéseit. α -részecskék Coulomb törvénye alapján. 1920-ban Chadwig továbbfejlesztette a szórványok arányának mérési módszerét α -részecskéket, és megkapta a réz, ezüst és platina atommagjainak töltéseit (lásd 2.1. táblázat). Chadwig adatai nem hagynak kétséget Moseley törvényének érvényessége felől. A kísérletekben a jelzett elemeken kívül a magnézium, az alumínium, az argon és az arany atommagjainak töltéseit is meghatározták.

2.1. táblázat. Chadwick kísérleteinek eredményei

Definíciók. Moseley felfedezése után világossá vált, hogy az atom fő jellemzője az atommag töltése, és nem az atomtömeg, ahogy azt a 19. századi kémikusok feltételezték, mert az atommag töltése határozza meg az atommag számát. atomi elektronok, ami azt jelenti Kémiai tulajdonságok atomok. A kémiai elemek atomjai közötti különbség oka éppen az, hogy atommagjuk rendelkezik eltérő szám protonok összetételében. Ellenkezőleg, az azonos számú protonnal rendelkező atommagok eltérő számú neutronja semmilyen módon nem változtatja meg az atomok kémiai tulajdonságait. Azokat az atomokat, amelyek csak az atommagjukban lévő neutronok számában különböznek egymástól, úgynevezett izotópok kémiai elem.

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 díjakat 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 díjakat. Hogyan találhat töltést? magok atom?

Utasítás

Bármely atom elektromosan semleges. De mivel negatívumot hordoznak díjakat, ellentétes töltéseknek kell egyensúlyban lenniük. És van. Pozitív díjakat 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 tömegszámállandó, idővel változó.

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.

Bármely anyag atomja elektromosan semleges részecskék. Az atom atommagból és elektronok halmazából áll. Az atommag pozitív töltést hordoz, amelynek teljes töltése megegyezik az atom összes elektronjának töltéseinek összegével.

Általános tudnivalók az atommag töltéséről

Az atommag töltése határozza meg az elem helyét a D.I. periodikus rendszerében. Mengyelejev és ennek megfelelően az ezen atomokból és ezen anyagok vegyületeiből álló anyag kémiai tulajdonságai. A nukleáris töltés értéke:

ahol Z az elem száma a periódusos rendszerben, e az elektrontöltés értéke ill.

Elemek ugyanazok a számok Z, de a különböző atomtömegeket izotópoknak nevezzük. Ha az elemek Z-értéke azonos, akkor az atommagjukban azonos számú proton van, ha pedig az atomtömegek eltérőek, akkor ezeknek az atomoknak a magjában a neutronok száma eltérő. Például a hidrogénnek két izotópja van: deutérium és trícium.

Az atommagok pozitív töltésűek, mivel protonokból és neutronokból állnak. A proton a hadronok osztályába tartozó stabil részecske, amely a hidrogénatom magja. A proton egy pozitív töltésű részecske. Töltése modulusában egyenlő az elemi töltéssel, vagyis az elektron töltésének nagyságával. A proton töltését gyakran jelölik, akkor felírhatjuk, hogy:

A proton nyugalmi tömege () megközelítőleg egyenlő:

A protonról többet megtudhat, ha elolvassa a "Proton töltése" című részt.

Nukleáris töltéssel kapcsolatos kísérletek

Moseley volt az első, aki 1913-ban mérte meg a nukleáris töltéseket. A mérések közvetettek voltak. A tudós meghatározta a kapcsolatot a röntgensugárzás frekvenciája () és a Z mag töltése között.

ahol C és B a vizsgált sugárzási sorozat elemfüggetlen állandói.

Chadwick közvetlenül mérte meg a nukleáris töltést 1920-ban. Végezte a részecskék fémfilmeken történő szórását, tulajdonképpen megismételve Rutherford kísérleteit, amelyek miatt Rutherford építkezett. nukleáris modell atom.

Ezekben a kísérletekben a részecskéket vékony fémfólián vezették át. Rutherford azt találta, hogy a legtöbb esetben a részecskék áthaladtak a fólián, kis szögekben eltérve az eredeti mozgásiránytól. Ez azzal magyarázható, hogy - a részecskék eltérnek az elektronok elektromos erőinek hatására, amelyek tömege sokkal kisebb, mint a részecskék. Néha, nagyon ritkán, a részecskék 90 o-ot meghaladó szögben elhajlottak. Rutherford ezt a tényt az atomban lévő töltés jelenlétével magyarázta, amely kis térfogatban lokalizálódik, és ez a töltés a részecske tömegénél sokkal nagyobb tömeghez kapcsolódik.

Kísérletei eredményeinek matematikai leírásához Rutherford olyan képletet vezetett le, amely meghatározza a részecskék szögeloszlását, miután atomok szétszórták őket. A képlet levezetésekor a tudós a Coulomb-törvényt használta a ponttöltésekre, és egyúttal úgy vélte, hogy az atommag tömege sokkal nagyobb, mint a részecskék tömege. A Rutherford-képlet a következőképpen írható fel:

ahol n a szóródó magok száma a fólia egységnyi területére vonatkoztatva; N azon részecskék száma, amelyek 1 másodperc alatt áthaladnak egyetlen területen, merőlegesek az áramlás irányára; - a térszögön belül szétszóródó részecskék száma - a szórási központ töltése; - tömeg - részecskék; - elhajlási szög - részecskék; v - sebesség - részecskék.

A Rutherford-képlet (3) segítségével megkereshető egy atom magjának töltése (Z), ha a beeső részecskék számát (N) összehasonlítjuk a szögben szórt részecskék számával (dN), akkor a függvény csak a szórómag töltésétől függ majd. Kísérletek elvégzésével és Rutherford képletének alkalmazásával Chadwick megtalálta a platina, az ezüst és a réz magjainak töltéseit.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat	Egy fémlemezt besugároznak - nagy sebességű részecskékkel. E részecskék egy része a fématommagokkal való rugalmas kölcsönhatás során mozgásuk irányát az ellenkezőjére változtatja. Mekkora a fématomok magjának töltése (q), ha minimális távolság a részecske és az atommag megközelítése egyenlő r-rel. Egy részecske tömege egyenlő a sebességével v. A probléma megoldása során a relativisztikus hatások figyelmen kívül hagyhatók. A részecskéket pontnak, az atommagot mozdulatlannak és pontnak tekintjük.
Döntés	Készítsünk rajzot. Az atommag felé haladva a részecske legyőzi a Coulomb-erőt, ami taszítja az atommagtól, mivel a részecske és az atommag pozitív töltésű. A mozgó részecske mozgási energiája a fématom magja és a részecske közötti kölcsönhatás potenciális energiájává alakul. A probléma megoldásához az energiamegmaradás törvényét kell alapul venni.: A ponttöltésű részecskék potenciális energiáját a következőképpen találjuk meg: ahol a részecskék töltése: , mivel és - a részecskék a hélium atom magja, amely két protonból és két neutronból áll, mivel feltételezzük, hogy a kísérletet levegőben végezzük. Kinetikus energia - a részecskék az atommaggal való ütközés előtt egyenlő: Az (1.1) pontnak megfelelően az (1.2) és (1.3) kifejezések megfelelő részeit egyenlővé tesszük, a következőket kapjuk: Az (1.4) képletből kifejezzük az atommag töltését:
Válasz

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 magjának töltése pozitív, miközben a negatív töltésű elektronok keringenek a pályáján, ami végül elektromosan semlegessé teszi 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 például az alumínium (vagy bármely más elem) magjának töltésének meghatározása 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.