Բելկին Ի.Կ. Ատոմային միջուկի լիցքը և Մենդելեևի տարրերի պարբերական համակարգը // Կվանտ. - 1984. - No 3. - S. 31-32.

Հատուկ պայմանավորվածություն խմբագրական խորհրդի և «Կվանտ» ամսագրի խմբագիրների հետ։

Ատոմի կառուցվածքի մասին ժամանակակից պատկերացումներն առաջացել են 1911-1913 թվականներին՝ Ռադերֆորդի՝ ալֆա մասնիկների ցրման մասին հայտնի փորձերից հետո։ Այս փորձերում ցույց է տրվել, որ α -մասնիկները (դրանց լիցքը դրական է), ընկնելով բարակ մետաղական փայլաթիթեղի վրա, երբեմն շեղվում են մեծ անկյուններից և նույնիսկ հետ են շպրտվում։ Սա կարելի էր բացատրել միայն այն փաստով, որ ատոմում դրական լիցքը կենտրոնացած է չնչին ծավալով։ Եթե ​​պատկերացնենք այն գնդակի տեսքով, ապա, ինչպես հաստատեց Ռադերֆորդը, այս գնդակի շառավիղը պետք է լինի մոտավորապես 10 -14 -10 -15 մ, որը տասնյակ և հարյուր հազարավոր անգամներ է: ավելի փոքր չափսերատոմը որպես ամբողջություն (~10 -10 մ): Միայն նման փոքր դրական լիցքի մոտ կարող է լինել էլեկտրական դաշտի վիճակի է դեն նետել α - մոտ 20000 կմ/վ արագությամբ շարժվող մասնիկ։ Ռադերֆորդը ատոմի այս հատվածն անվանել է միջուկ։

Այսպես առաջացավ այն միտքը, որ ցանկացած նյութի ատոմը բաղկացած է դրական լիցքավորված միջուկից և բացասական լիցքավորված էլեկտրոններից, որոնց գոյությունն ատոմներում հաստատվել է ավելի վաղ։ Ակնհայտ է, որ քանի որ ատոմը որպես ամբողջություն էլեկտրականորեն չեզոք է, միջուկի լիցքը պետք է թվայինորեն հավասար լինի ատոմում առկա բոլոր էլեկտրոնների լիցքին: Եթե ​​էլեկտրոնային լիցքի մոդուլը նշանակենք տառով ե(տարրական լիցք), ապա լիցքավորումը ք i միջուկները պետք է հավասար լինեն քես = Զե, որտեղ Զամբողջ թիվ է, որը հավասար է ատոմի էլեկտրոնների թվին։ Բայց ո՞րն է թիվը Զ? Ինչ է մեղադրանքը քես հիմնական?

Ռադերֆորդի փորձերից, որոնք հնարավորություն են տվել որոշել միջուկի չափը, սկզբունքորեն հնարավոր է որոշել միջուկի լիցքի արժեքը։ Ի վերջո, էլեկտրական դաշտը, որը մերժում է α -մասնիկ, կախված է ոչ միայն չափից, այլեւ միջուկի լիցքից։ Իսկ Ռադերֆորդը իսկապես գնահատել է միջուկի լիցքը։ Ըստ Ռադերֆորդի՝ այս կամ այն ​​ատոմի միջուկի լիցքը քիմիական տարրմոտավորապես հավասար է իր հարաբերական ատոմային զանգվածի կեսին ԲԱՅՑ, բազմապատկված տարրական լիցքով ե, այսինքն

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

Բայց, տարօրինակ կերպով, միջուկի իրական լիցքը հաստատվել է ոչ թե Ռադերֆորդի, այլ նրա հոդվածների և զեկույցների ընթերցողներից մեկի՝ հոլանդացի գիտնական Վան դեն Բրուկի (1870-1926) կողմից: Տարօրինակ է, քանի որ Վան դեն Բրուքը կրթությամբ ու մասնագիտությամբ ֆիզիկոս չէր, այլ իրավաբան։

Ինչո՞ւ Ռեզերֆորդը ատոմային միջուկների լիցքերը գնահատելիս դրանք փոխկապակցեց ատոմային զանգվածների հետ։ Փաստն այն է, որ երբ 1869 թվականին Դ. Ի. Մենդելեևը ստեղծեց քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ, նա դասավորեց տարրերը իրենց հարաբերական ատոմային զանգվածների մեծացման կարգով: Եվ վերջին քառասուն տարիների ընթացքում բոլորը ընտելացել են այն փաստին, որ քիմիական տարրի ամենակարևոր բնութագիրը նրա հարաբերական ատոմային զանգվածն է, որ դա է, որ տարբերում է մի տարրը մյուսից:

Մինչդեռ հենց այս ժամանակ՝ 20-րդ դարի սկզբին, դժվարություններ առաջացան տարրերի համակարգի հետ կապված։ Ռադիոակտիվության ֆենոմենի ուսումնասիրության ժամանակ հայտնաբերվել են մի շարք նոր ռադիոակտիվ տարրեր։ Իսկ Մենդելեեւի համակարգում նրանց համար կարծես տեղ չկար։ Թվում էր, թե Մենդելեևի համակարգը պետք է փոխվի։ Սա հատկապես մտահոգված էր Վան դեն Բրուկով։ Մի քանի տարիների ընթացքում նա առաջարկեց մի քանի տարբերակ տարրերի ընդլայնված համակարգի համար, որտեղ բավականաչափ տարածք կլիներ ոչ միայն դեռևս չբացահայտված կայուն տարրերի համար (Ինքը՝ Դ.Ի. Մենդելեևը «խնամում էր» դրանց տեղերը), այլ նաև. ռադիոակտիվ տարրերի համար նույնպես։ Վան դեն Բրուկի վերջին տարբերակը հրատարակվել է 1913 թվականի սկզբին, այն ուներ 120 տեղ, իսկ ուրանը զբաղեցնում էր 118 համարի բջիջը։

Նույն 1913 թվականին հրապարակվեցին ցրման վերաբերյալ վերջին հետազոտության արդյունքները։ α - մասնիկները մեծ անկյուններում, որոնք իրականացվել են Ռադերֆորդի համագործակիցներ Գայգերի և Մարսդենի կողմից: Վերլուծելով այս արդյունքները՝ Վան դեն Բրուքը կատարել է խոշոր հայտնագործություն. Նա գտավ, որ համարը Զբանաձեւում քես = Զեհավասար է ոչ թե քիմիական տարրի ատոմի հարաբերական զանգվածի կեսին, այլ նրա հերթական համարին: Եվ, ընդ որում, տարրի հերթական համարը Մենդելեևյան համակարգում, և ոչ թե նրա՝ Վան դեն Բրուկ, 120 տեղային համակարգում։ Մենդելեևի համակարգը, պարզվում է, փոփոխության կարիք չուներ։

Վան դեն Բրուկի գաղափարից հետևում է, որ յուրաքանչյուր ատոմ բաղկացած է ատոմային միջուկից, որի լիցքը հավասար է Մենդելեևի համակարգի համապատասխան տարրի սերիական թվին, բազմապատկված տարրական լիցքով, իսկ էլեկտրոնները՝ թվով։ որոնց ատոմում նույնպես հավասար է տարրի հերթական համարին։ (Օրինակ, պղնձի ատոմը բաղկացած է 29 լիցք ունեցող միջուկից ե, և 29 էլեկտրոն։) Պարզ դարձավ, որ Դ. Ի. Մենդելեևը ինտուիտիվ կերպով դասավորել է քիմիական տարրերը ոչ թե տարրի ատոմային զանգվածի, այլ նրա միջուկի լիցքի աճման կարգով (թեև նա չգիտեր այդ մասին)։ Հետևաբար, մի քիմիական տարրը մյուսից տարբերվում է ոչ թե իր ատոմային զանգվածով, այլ ատոմային միջուկի լիցքով։ Ատոմի միջուկի լիցքը կազմում է հիմնական բնութագիրըքիմիական տարր. Կան բոլորովին տարբեր տարրերի ատոմներ, բայց նույն ատոմային զանգվածներով (նրանք ունեն հատուկ անվանում՝ իզոբարներ)։

Այն, ինչը չի անում ատոմային զանգվածներորոշել տարրի դիրքը համակարգում, դա երևում է նաև պարբերական աղյուսակից՝ երեք տեղում խախտված է ատոմային զանգվածի ավելացման կանոնը. Այսպիսով, նիկելի հարաբերական ատոմային զանգվածը (թիվ 28) փոքր է կոբալտիից (թիվ 27), կալիումի (թիվ 19) համար՝ արգոնի (թիվ 18), յոդի համար (թիվ. 53) այն ավելի քիչ է, քան թելուրինը (թիվ 52):

Ատոմային միջուկի լիցքի և տարրի հերթական թվի միջև կապի մասին ենթադրությունը հեշտությամբ բացատրում էր ռադիոակտիվ փոխակերպումների տեղաշարժի կանոնները, որոնք հայտնաբերվեցին նույն 1913 թվականին (Ֆիզիկա 10, § 103): Իրոք, երբ արտանետվում է միջուկի կողմից α -մասնիկ, որի լիցքը հավասար է երկու տարրական լիցքերի՝ միջուկի լիցքը, և հետևաբար նրա սերիական համարը (այժմ սովորաբար ասում են՝ ատոմային թիվ) պետք է նվազի երկու միավորով։ Արտանետման ժամանակ β -մասնիկ, այսինքն՝ բացասական լիցքավորված էլեկտրոն, այն պետք է ավելանա մեկ միավորով։ Ահա թե ինչի մասին է տեղաշարժման կանոնները։

Վան դեն Բրուկի գաղափարը շատ շուտով (բառացիորեն նույն տարում) ստացավ առաջին, թեև անուղղակի փորձնական հաստատումը։ Որոշ ժամանակ անց դրա ճիշտությունն ապացուցվեց բազմաթիվ տարրերի միջուկների լիցքի ուղղակի չափումներով։ Պարզ է, որ նա կարևոր դեր է խաղացել հետագա զարգացումատոմի և ատոմային միջուկի ֆիզիկա։

ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԳԻՑ

Մոզելիի օրենքը.Միջուկի էլեկտրական լիցքը ձևավորվում է նրա բաղադրությունը կազմող պրոտոններից։ Պրոտոնների թիվը Զկոչվում է իր լիցքը, ինչը նշանակում է, որ միջուկի լիցքի բացարձակ արժեքը հավասար է Զե.Միջուկի լիցքը նույնն է, ինչ սերիական համարը Զտարր մեջ պարբերական համակարգՄենդելեևի տարրերը. Առաջին անգամ ատոմային միջուկների լիցքերը որոշվել են անգլիացի ֆիզիկոս Մոզելիի կողմից 1913 թվականին։ Ալիքի երկարությունը բյուրեղով չափելով λ հատկանշական ռենտգեն ճառագայթումՈրոշ տարրերի ատոմների համար Մոզլին հայտնաբերեց ալիքի երկարության կանոնավոր փոփոխություն λ պարբերական համակարգում մեկը մյուսի հետևից հաջորդող տարրերի համար (նկ. 2.1): Մոզելին այս դիտարկումը մեկնաբանեց որպես կախվածություն λ որոշ ատոմային հաստատունից Զ, որը փոխվում է մեկ տարրից տարր, և մեկին հավասարջրածնի համար.

որտեղ և հաստատուններ են: ատոմային էլեկտրոններով ռենտգենյան քվանտների ցրման փորձերից և α -մասնիկներ ըստ ատոմային միջուկների, արդեն հայտնի էր, որ միջուկի լիցքը մոտավորապես հավասար է ատոմային զանգվածի կեսին և, հետևաբար, մոտ է տարրի հերթական թվին: Քանի որ բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման արտանետումը ատոմում էլեկտրական պրոցեսների հետևանք է, Մոզելին եզրակացրեց, որ իր փորձերում հայտնաբերված ատոմային հաստատունը, որը որոշում է բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը և համընկնում է տարրի սերիական համարի հետ։ , կարող է լինել միայն ատոմային միջուկի լիցքը (Մոզելիի օրենք)։

Բրինձ. 2.1. Մոզելիի կողմից ստացված հարևան տարրերի ատոմների ռենտգենյան սպեկտրները

Ռենտգենյան ճառագայթների ալիքների երկարությունների չափումն իրականացվում է մեծ ճշգրտությամբ, որպեսզի Մոզելիի օրենքի հիման վրա ատոմի պատկանելությունը քիմիական տարրին միանգամայն վստահելիորեն հաստատվի։ Այնուամենայնիվ, այն փաստը, որ մշտական Զվերջին հավասարման մեջ միջուկի լիցքն է, թեև այն հիմնավորվում է անուղղակի փորձերով, այն ի վերջո հիմնված է պոստուլատի վրա՝ Մոզելիի օրենքի վրա։ Ուստի Մոզելիի հայտնաբերումից հետո միջուկների լիցքերը բազմիցս չափվել են ցրման փորձերի ժամանակ։ α - մասնիկներ, որոնք հիմնված են Կուլոնի օրենքի վրա: 1920 թվականին Չադվիգը բարելավեց ցրվածների համամասնությունը չափելու մեթոդը α - մասնիկներ և ստացել են պղնձի, արծաթի և պլատինի ատոմների միջուկների լիցքերը (տես աղյուսակ 2.1): Չադվիգի տվյալները կասկած չեն թողնում Մոզելիի օրենքի վավերականության վերաբերյալ։ Բացի նշված տարրերից, փորձերում որոշվել են նաև մագնեզիումի, ալյումինի, արգոնի, ոսկու միջուկների լիցքերը։

Աղյուսակ 2.1. Չադվիքի փորձերի արդյունքները

Սահմանումներ.Մոզելիի հայտնաբերումից հետո պարզ դարձավ, որ ատոմի հիմնական բնութագիրը միջուկի լիցքն է, այլ ոչ թե նրա ատոմային զանգվածը, ինչպես ենթադրում էին 19-րդ դարի քիմիկոսները, քանի որ միջուկի լիցքը որոշում է թիվը։ ատոմային էլեկտրոններ, ինչը նշանակում է Քիմիական հատկություններատոմներ. Քիմիական տարրերի ատոմների տարբերության պատճառը հենց նրանց միջուկներն են տարբեր թիվպրոտոններ իր բաղադրության մեջ։ Ընդհակառակը, նույն քանակությամբ պրոտոններով ատոմների միջուկներում նեյտրոնների տարբեր քանակությունը ոչ մի կերպ չի փոխում ատոմների քիմիական հատկությունները։ Այն ատոմները, որոնք տարբերվում են միայն իրենց միջուկներում նեյտրոնների քանակով, կոչվում են իզոտոպներքիմիական տարր.

Հրահանգ

Դ.Ի.Մենդելեևի աղյուսակում, ինչպես բազմահարկ բազմաբնակարան շենք«» քիմիական տարրեր, որոնցից յուրաքանչյուրը զբաղեցնում է իր սեփականը սեփական բնակարան. Այսպիսով, տարրերից յուրաքանչյուրն ունի աղյուսակում նշված որոշակի սերիական համար: Քիմիական տարրերի համարակալումը սկսվում է ձախից աջ, իսկ վերևից։ Աղյուսակում հորիզոնական տողերը կոչվում են կետ, իսկ ուղղահայաց սյունակները՝ խմբեր։ Սա կարևոր է, քանի որ խմբի կամ ժամանակաշրջանի քանակով կարող եք նաև բնութագրել որոշ պարամետրեր: ատոմ.

Ատոմը քիմիապես անբաժանելի է, բայց միևնույն ժամանակ բաղկացած է ավելի փոքրից բաղկացուցիչ մասեր, որոնք ներառում են (դրական լիցքավորված մասնիկներ), (բացասական լիցքավորված) (չեզոք մասնիկներ)։ Հիմնական մասը ատոմմիջուկում (պրոտոնների և նեյտրոնների շնորհիվ), որի շուրջ պտտվում են էլեկտրոնները։ Ընդհանուր առմամբ ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է, այսինքն՝ դրականների թիվը մեղադրանքներըհամընկնում է բացասականի, հետևաբար՝ պրոտոնների թվի հետ և նույնն է։ դրական լիցք միջուկներ ատոմտեղի է ունենում հենց պրոտոնների հաշվին։

Օրինակ թիվ 1. Որոշեք լիցքը միջուկներ ատոմածխածին (C): Մենք սկսում ենք վերլուծել ածխածնի քիմիական տարրը, կենտրոնանալով Դ.Ի. Մենդելեևի աղյուսակի վրա: Ածխածինը գտնվում է թիվ 6 «բնակարանում»: Հետևաբար, այն միջուկներ+6 շնորհիվ 6 պրոտոնների (դրական լիցքավորված մասնիկներ), որոնք գտնվում են միջուկում։ Հաշվի առնելով, որ ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է, նշանակում է, որ կլինեն նաև 6 էլեկտրոններ։

Օրինակ թիվ 2. Որոշեք լիցքը միջուկներ ատոմալյումին (Al): Ալյումինն ունի սերիական համար՝ թիվ 13։ Հետևաբար, լիցքավորումը միջուկներ ատոմալյումին +13 (13 պրոտոնի շնորհիվ): Կլինեն նաև 13 էլեկտրոններ։

Օրինակ թիվ 3. Որոշեք լիցքը միջուկներ ատոմարծաթ (Ag). Արծաթն ունի սերիական համար՝ թիվ 47։ Այսպիսով՝ լիցքավորումը միջուկներ ատոմարծաթ + 47 (47 պրոտոնի շնորհիվ): Կան նաև 47 էլեկտրոններ։

Նշում

Դ.Ի. Մենդելեևի աղյուսակում յուրաքանչյուր քիմիական տարրի համար մեկ բջիջում նշված է երկու թվային արժեք: Մի շփոթեք տարրի ատոմային թիվը և հարաբերական ատոմային զանգվածը

Քիմիական տարրի ատոմը կազմված է միջուկներԵվ էլեկտրոնային թաղանթ. Միջուկը ատոմի կենտրոնական մասն է, որում կենտրոնացած է նրա գրեթե ողջ զանգվածը։ Ի տարբերություն էլեկտրոնային թաղանթի՝ միջուկն ունի դրական գանձել.

Ձեզ անհրաժեշտ կլինի

• Քիմիական տարրի ատոմային թիվը, Մոզելիի օրենք

Հրահանգ

Այս կերպ, գանձել միջուկներհավասար է պրոտոնների թվին։ Իր հերթին միջուկում պրոտոնների թիվը հավասար է ատոմային թվին։ Օրինակ՝ ջրածնի ատոմային թիվը 1 է, այսինքն՝ ջրածնի միջուկը բաղկացած է մեկ պրոտոնից. գանձել+1. Նատրիումի ատոմային թիվը 11 է, գանձելիր միջուկներհավասար է +11:

Ալֆա քայքայման մեջ միջուկներնրա ատոմային թիվը կրճատվում է երկու անգամ ալֆա մասնիկի արտանետմամբ ( միջուկներատոմ): Այսպիսով, ալֆա քայքայման ենթարկված միջուկի պրոտոնների թիվը նույնպես կրճատվում է երկուսով։
Բետա քայքայումը կարող է առաջանալ երեք տարբեր ձևերով. «Բետա-մինուս» քայքայման դեպքում նեյտրոնն արտանետվելիս վերածվում է հականեյտրինոյի։ Հետո գանձել միջուկներմեկ միավորի համար:
Բետա-պլյուս քայքայման դեպքում պրոտոնը վերածվում է նեյտրոնի, պոզիտրոնի և նեյտրինոյի, գանձել միջուկներնվազում է մեկով.
Էլեկտրոնային գրավման դեպքում գանձել միջուկներնույնպես նվազում է մեկով։

Լիցքավորում միջուկներկարելի է որոշել նաև սպեկտրալ գծերի հաճախականությունից բնորոշ ճառագայթումատոմ. Համաձայն Մոզելիի օրենքի՝ sqrt(v/R) = (Z-S)/n, որտեղ v-ն սպեկտրային բնութագրիչ ճառագայթումն է, R-ը Ռիդբերգի հաստատունն է, S-ը ցուցադրման հաստատունն է, n-ը՝ հիմնական քվանտային թիվը:
Այսպիսով Z = n*sqrt(v/r)+s.

Առնչվող տեսանյութեր

Աղբյուրներ:

• Ինչպե՞ս է փոխվում միջուկային լիցքը:

Ատոմը յուրաքանչյուր տարրի ամենափոքր մասնիկն է, որը կրում է իր քիմիական հատկությունները: Ատոմի թե՛ գոյությունը, թե՛ կառուցվածքը քննարկման ու ուսումնասիրության առարկա են եղել հնագույն ժամանակներից։ Պարզվել է, որ ատոմների կառուցվածքը նման է կառուցվածքին Արեգակնային համակարգԿենտրոնում միջուկն է, որը շատ քիչ տեղ է զբաղեցնում, բայց իր մեջ կենտրոնացրել է գրեթե ողջ զանգվածը. Նրա շուրջը պտտվում են «մոլորակներ»՝ բացասական կրող էլեկտրոններ մեղադրանքները. Ինչպե՞ս կարող եք լիցք գտնել: միջուկներատոմ?

Հրահանգ

Ցանկացած ատոմ էլեկտրականորեն չեզոք է: Բայց քանի որ դրանք բացասական են մեղադրանքները, դրանք պետք է հավասարակշռված լինեն հակառակ լիցքերով։ Սա ճիշտ է։ Դրական մեղադրանքներըկրում են մասնիկներ, որոնք կոչվում են պրոտոններ, որոնք տեղակայված են ատոմի միջուկում: Պրոտոնը շատ ավելի զանգված է, քան էլեկտրոնը. այն կշռում է 1836 էլեկտրոն:

Ամենապարզ դեպքը Պարբերական աղյուսակի առաջին տարրի ջրածնի ատոմն է: Նայելով աղյուսակին՝ կտեսնեք, որ այն գտնվում է առաջին թվի վրա, և նրա միջուկը բաղկացած է մեկ պրոտոնից, որի շուրջը պտտվում է միակը։ Դրանից բխում է, որ միջուկներջրածնի ատոմը +1 է։

Մյուս տարրերի միջուկներն այլևս բաղկացած չեն միայն պրոտոններից, այլ նաև այսպես կոչված «նեյտրոններից»։ Ինչպես հեշտությամբ կարելի է հասկանալ հենց անունից, դրանք ընդհանրապես ոչ մի լիցք չեն կրում, ոչ բացասական, ոչ դրական: Հետևաբար, հիշեք. անկախ նրանից, թե քանի նեյտրոն է ներառված ատոմում միջուկներ, դրանք ազդում են միայն նրա զանգվածի վրա, բայց ոչ լիցքի վրա։

Հետեւաբար, դրական լիցքի մեծությունը միջուկներատոմը կախված է միայն նրանից, թե քանի պրոտոն է պարունակում: Բայց քանի որ, ինչպես արդեն նշվեց, ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է, նրա միջուկը պետք է պարունակի նույն քանակությամբ պրոտոններ, պտտվում է շուրջը. միջուկներ. Պրոտոնների թիվը որոշվում է պարբերական աղյուսակի տարրի հերթական համարով։

Դիտարկենք մի քանի տարրեր. Օրինակ՝ հայտնի ու կենսական պահանջվող թթվածինգտնվում է 8 համարի «բջջում»։ Ուստի նրա միջուկը պարունակում է 8 պրոտոն, իսկ լիցքը միջուկներկլինի +8: Երկաթը զբաղեցնում է 26 համարով «բջիջ» և, համապատասխանաբար, ունի լիցքավորում միջուկներ+26. Իսկ մետաղը՝ 79 սերիական համարով, կունենա ճիշտ նույն լիցքը միջուկներ(79), + նշանով։ Ըստ այդմ՝ թթվածնի ատոմը պարունակում է 8 էլեկտրոն, ատոմը՝ 26, իսկ ոսկու ատոմը՝ 79։

Առնչվող տեսանյութեր

Նորմալ պայմաններում ատոմը էլեկտրականորեն չեզոք է: Այս դեպքում պրոտոններից և նեյտրոններից կազմված ատոմի միջուկը դրական է, իսկ էլեկտրոնները կրում են բացասական լիցք։ Էլեկտրոնների ավելցուկով կամ պակասով ատոմը վերածվում է իոնի։

Հրահանգ

Քիմիական միացություններկարող է ունենալ մոլեկուլային կամ իոնային բնույթ: Մոլեկուլները նույնպես էլեկտրականորեն չեզոք են, իսկ իոնները կրում են որոշակի լիցք։ Այսպիսով, ամոնիակի NH3 մոլեկուլը չեզոք է, բայց ամոնիումի իոն NH4+ դրական լիցքավորված է: Ամոնիակի մոլեկուլում կապեր, որոնք ձևավորվում են փոխանակման տեսակով: Ջրածնի չորրորդ ատոմը ավելացվում է դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի համաձայն, սա նույնպես կովալենտային կապ. Ամոնիումը առաջանում է, երբ ամոնիակը փոխազդում է թթվային լուծույթների հետ։

Կարևոր է հասկանալ, որ տարրի միջուկի լիցքը կախված չէ քիմիական փոխակերպումներից։ Անկախ նրանից, թե որքան էլեկտրոն եք ավելացնում կամ վերցնում, միջուկի լիցքը մնում է նույնը: Օրինակ, O ատոմը, O-անիոնը և O+ կատիոնը բնութագրվում են նույն միջուկային լիցքով +8: Այս դեպքում ատոմն ունի 8 էլեկտրոն, անիոնը՝ 9, կատիոնը՝ 7։ Միջուկն ինքնին կարող է փոխվել միայն միջուկային փոխակերպումների միջոցով։

Ամենատարածված տեսակը միջուկային ռեակցիաներ- ռադիոակտիվ քայքայումը, որը կարող է տեղի ունենալ բնական միջավայր. Նման քայքայման ենթարկվող տարրերի ատոմային զանգվածը փակված է քառակուսի փակագծերում։ Դա նշանակում է որ զանգվածային համարըանկայուն, ժամանակի ընթացքում փոփոխվող:

Տարրերի պարբերական աղյուսակում D.I. Մենդելեևի արծաթը ունի 47 սերիական համար և «Ag» (argentum) անվանումը։ Այս մետաղի անունը հավանաբար ծագել է լատիներեն «argos» բառից, որը նշանակում է «սպիտակ», «փայլուն»։

Հրահանգ

Արծաթը մարդկությանը հայտնի էր դեռ մ.թ.ա. 4-րդ հազարամյակում: IN Հին Եգիպտոսայն նույնիսկ կոչվում էր «սպիտակ ոսկի»։ Այս մետաղը բնության մեջ հանդիպում է ինչպես բնիկ, այնպես էլ միացությունների, օրինակ՝ սուլֆիդների տեսքով։ Արծաթի կտորները ծանր են և հաճախ պարունակում են ոսկու, սնդիկի, պղնձի, պլատինի, անտիմոնի և բիսմութի կեղտեր:

Արծաթի քիմիական հատկությունները.

Արծաթը պատկանում է անցումային մետաղների խմբին և ունի մետաղների բոլոր հատկությունները։ Այնուամենայնիվ, արծաթի ակտիվությունը ցածր է. մետաղների լարման էլեկտրաքիմիական շարքում այն ​​գտնվում է ջրածնի աջ կողմում, գրեթե ամենավերջում: Միացություններում արծաթն ամենից հաճախ ցուցադրում է +1 օքսիդացման աստիճան:

Նորմալ պայմաններում արծաթը չի փոխազդում թթվածնի, ջրածնի, ազոտի, ածխածնի, սիլիցիումի հետ, այլ փոխազդում է ծծմբի հետ՝ առաջացնելով արծաթի սուլֆիդ՝ 2Ag+S=Ag2S։ Տաքացման ժամանակ արծաթը փոխազդում է հալոգենների հետ՝ 2Ag+Cl2=2AgCl↓։

Լուծվող արծաթի նիտրատ AgNO3 օգտագործվում է լուծույթում հալոգենիկ իոնների որակական որոշման համար՝ (Cl-), (Br-), (I-): (Ag+)+(Hal-)=AgHal↓: Օրինակ՝ քլորի անիոնների հետ փոխազդելիս արծաթը տալիս է չլուծվող սպիտակ նստվածք AgCl↓.

Ինչու՞ են արծաթե իրերը մթնում օդի ազդեցության տակ:

Արծաթի արտադրանքի աստիճանական արտադրության պատճառն այն է, որ արծաթը արձագանքում է օդում պարունակվող ջրածնի սուլֆիդի հետ: Արդյունքում մետաղի մակերեսի վրա առաջանում է Ag2S թաղանթ՝ 4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O։

Ցանկացած նյութի ատոմները էլեկտրականորեն չեզոք մասնիկներ են: Ատոմը բաղկացած է միջուկից և էլեկտրոնների հավաքածուից։ Միջուկը կրում է դրական լիցք, որի ընդհանուր լիցքը հավասար է ատոմի բոլոր էլեկտրոնների լիցքերի գումարին։

Ընդհանուր տեղեկություններ ատոմի միջուկի լիցքի մասին

Ատոմի միջուկի լիցքը որոշում է տարրի գտնվելու վայրը D.I պարբերական համակարգում: Մենդելեևը և, համապատասխանաբար, այս ատոմներից և այդ նյութերի միացություններից բաղկացած նյութի քիմիական հատկությունները: Միջուկային լիցքի արժեքը հետևյալն է.

որտեղ Z-ը պարբերական աղյուսակի տարրի թիվն է, e-ն էլեկտրոնային լիցքի արժեքը կամ.

Տարրեր հետ նույն թվերը Z, սակայն տարբեր ատոմային զանգվածները կոչվում են իզոտոպներ։ Եթե ​​տարրերը ունեն նույն Z, ապա նրանց միջուկը ունի հավասար թվով պրոտոններ, իսկ եթե ատոմային զանգվածները տարբեր են, ապա այդ ատոմների միջուկներում նեյտրոնների թիվը տարբեր է։ Օրինակ՝ ջրածինը ունի երկու իզոտոպ՝ դեյտերիում և տրիտում։

Ատոմների միջուկներն ունեն դրական լիցք, քանի որ դրանք կազմված են պրոտոններից և նեյտրոններից։ Պրոտոնը կայուն մասնիկ է, որը պատկանում է հադրոնների դասին, որը հանդիսանում է ջրածնի ատոմի միջուկը։ Պրոտոնը դրական լիցքավորված մասնիկ է։ Նրա լիցքը մոդուլով հավասար է տարրական լիցքին, այսինքն՝ էլեկտրոնի լիցքի մեծությանը։ Պրոտոնի լիցքը հաճախ նշվում է որպես , ապա մենք կարող ենք գրել, որ.

Պրոտոնի մնացած զանգվածը () մոտավորապես հավասար է.

Պրոտոնի մասին ավելին կարող եք իմանալ՝ կարդալով «Պրոտոնի լիցքավորում» բաժինը։

Միջուկային լիցքի փորձեր

Մոզլին առաջինն էր, ով չափեց միջուկային լիցքերը 1913 թվականին: Չափումները անուղղակի էին: Գիտնականը որոշել է ռենտգենյան ճառագայթման հաճախականության () և Z միջուկի լիցքի միջև կապը։

որտեղ C-ն և B-ն տարրից անկախ հաստատուններ են դիտարկվող ճառագայթման շարքի համար:

Չեդվիքը չափել է միջուկային լիցքը ուղղակիորեն 1920 թվականին: Նա իրականացրել է մասնիկների ցրում մետաղական թաղանթների վրա՝ ըստ էության կրկնելով Ռադերֆորդի փորձերը, որոնք Ռադերֆորդին ստիպեցին կառուցել: միջուկային մոդելատոմ.

Այս փորձերի ժամանակ մասնիկները մետաղյա բարակ փայլաթիթեղի միջով են անցել: Ռադերֆորդը պարզել է, որ շատ դեպքերում մասնիկները անցնում են փայլաթիթեղի միջով՝ փոքր անկյուններով շեղվելով շարժման սկզբնական ուղղությունից։ Սա բացատրվում է նրանով, որ - մասնիկները շեղվում են էլեկտրոնների էլեկտրական ուժերի ազդեցության տակ, որոնք ունեն շատ ավելի փոքր զանգված, քան - մասնիկները: Երբեմն, բավականին հազվադեպ, մասնիկները շեղվել են 90 o-ից ավելի անկյան տակ: Ռադերֆորդը բացատրեց այս փաստը ատոմում լիցքի առկայությամբ, որը տեղայնացված է փոքր ծավալով, և այս լիցքը կապված է մասնիկի զանգվածից շատ ավելի մեծ զանգվածի հետ։

Իր փորձերի արդյունքների մաթեմատիկական նկարագրության համար Ռադերֆորդը ստացավ բանաձև, որը որոշում է մասնիկների անկյունային բաշխումը ատոմներով ցրվելուց հետո: Այս բանաձևը ստանալիս գիտնականը օգտագործել է Կուլոնի օրենքը կետային լիցքերի համար և միևնույն ժամանակ կարծում է, որ ատոմի միջուկի զանգվածը շատ ավելի մեծ է, քան մասնիկների զանգվածը։ Ռադերֆորդի բանաձևը կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

որտեղ n-ը փայլաթիթեղի միավորի մակերեսի վրա ցրող միջուկների թիվն է. N - մասնիկների թիվն է, որոնք անցնում են 1 վայրկյանում մեկ տարածքով, ուղղահայաց հոսքի ուղղությանը - մասնիկներ; - պինդ անկյան ներսում ցրված մասնիկների քանակը - ցրման կենտրոնի լիցքը. - զանգված - մասնիկներ; - շեղման անկյուն - մասնիկներ; v - արագություն - մասնիկներ:

Ռադերֆորդի բանաձևը (3) կարող է օգտագործվել ատոմի (Z) միջուկի լիցքը գտնելու համար, եթե համեմատենք ընկնող մասնիկների թիվը (N) անկյան տակ ցրված մասնիկների թվի (dN), ապա ֆունկցիան. կախված կլինի միայն ցրվող միջուկի լիցքից։ Փորձարկումներ կատարելով և կիրառելով Ռադերֆորդի բանաձևը՝ Չեդվիքը գտավ պլատինի, արծաթի և պղնձի միջուկների լիցքերը։

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Առաջադրանքը	Մետաղական թիթեղը ճառագայթվում է - բարձր արագությամբ մասնիկներով: Այս մասնիկների որոշ մասը մետաղի ատոմների միջուկների հետ առաձգական փոխազդեցության ժամանակ փոխում է նրանց շարժման ուղղությունը հակառակ ուղղությամբ։ Որքա՞ն է մետաղի ատոմների միջուկի լիցքը (q), եթե նվազագույն հեռավորությունըմասնիկի և միջուկի մոտեցումը հավասար է r. Մասնիկի զանգվածը հավասար է նրա արագությանը v. Խնդիրը լուծելիս կարելի է անտեսել հարաբերական ազդեցությունները։ Մասնիկները համարվում են կետ, միջուկը անշարժ է և կետային։
Լուծում	Եկեք նկարենք: Շարժվելով դեպի ատոմի միջուկ՝ մասնիկը հաղթահարում է Կուլոնյան ուժը, որը նրան վանում է միջուկից, քանի որ մասնիկը և միջուկը դրական լիցքեր ունեն։ Շարժվող մասնիկի կինետիկ էներգիան վերածվում է մետաղի ատոմի միջուկի և մասնիկի փոխազդեցության պոտենցիալ էներգիայի։ Խնդիրը լուծելու համար պետք է հիմք ընդունել էներգիայի պահպանման օրենքը. Մենք գտնում ենք կետային լիցքավորված մասնիկների պոտենցիալ էներգիան հետևյալ կերպ. որտեղ մասնիկների լիցքը հետևյալն է՝ , քանի որ և - մասնիկները հելիումի ատոմի միջուկն են, որը բաղկացած է երկու պրոտոնից և երկու նեյտրոնից, քանի որ ենթադրում ենք, որ փորձն իրականացվում է օդում։ Կինետիկ էներգիա - մասնիկները մինչև ատոմի միջուկին բախվելը հավասար է. Համաձայն (1.1)-ի, մենք հավասարեցնում ենք (1.2) և (1.3) արտահայտությունների ճիշտ մասերը, ունենք. Բանաձևից (1.4) մենք արտահայտում ենք միջուկի լիցքը.
Պատասխանել

Որ բոլոր բաները կազմված են տարրական մասնիկներ, ենթադրել են գիտնականները Հին Հունաստան. Բայց այդ օրերին այս փաստն ապացուցելու կամ հերքելու միջոց չկար։ Այո, և հնում ատոմների հատկությունները կարող էին միայն կռահել՝ հիմնվելով տարբեր նյութերի վերաբերյալ իրենց սեփական դիտարկումների վրա:

Այն, որ բոլոր նյութերը բաղկացած են տարրական մասնիկներից, հնարավոր է եղել ապացուցել միայն 19-րդ դարում, իսկ հետո՝ անուղղակի։ Միևնույն ժամանակ, ամբողջ աշխարհի ֆիզիկոսներն ու քիմիկոսները փորձեցին ստեղծել տարրական մասնիկների միասնական տեսություն՝ նկարագրելով դրանց կառուցվածքը և բացատրելով տարբեր հատկություններ, ինչպիսիք են, օրինակ, միջուկի լիցքը։

Բազմաթիվ գիտնականների աշխատանքները նվիրված են եղել մոլեկուլների, ատոմների և դրանց կառուցվածքի ուսումնասիրությանը։ Ֆիզիկան աստիճանաբար անցավ միկրոաշխարհի՝ տարրական մասնիկների, նրանց փոխազդեցությունների և հատկությունների ուսումնասիրության մեջ: Գիտնականները սկսեցին մտածել, թե ինչ է դա բաղկացած վարկածներ առաջ քաշելուց և դրանք ապացուցելու փորձից, թեկուզ անուղղակիորեն։

Արդյունքում որպես հիմնական տեսություն ընդունվեց Էռնեստ Ռադերֆորդի և Նիլս Բորի կողմից առաջարկված մոլորակների տեսությունը։ Համաձայն այս տեսության՝ ցանկացած ատոմի միջուկի լիցքը դրական է, մինչդեռ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները պտտվում են նրա ուղեծրերում՝ ի վերջո ատոմը դարձնելով էլեկտրականորեն չեզոք։ Ժամանակի ընթացքում այս տեսությունը բազմիցս հաստատվել է: տարբեր տեսակիփորձեր՝ սկսած նրա համահեղինակներից մեկի փորձերից։

Ժամանակակից միջուկային ֆիզիկաՌադերֆորդ-Բորի տեսությունը հիմնարար է համարում, ատոմների և դրանց տարրերի բոլոր ուսումնասիրությունները հիմնված են դրա վրա: Մյուս կողմից, վարկածների մեծ մասը, որոնք ի հայտ են եկել վերջին 150 տարիների ընթացքում, գործնականում չեն հաստատվել։ Պարզվում է, որ միջուկային ֆիզիկայի մեծ մասը տեսական է՝ պայմանավորված ուսումնասիրվող օբյեկտների չափազանց փոքր չափսերով։

Իհարկե, մեջ ժամանակակից աշխարհՕրինակ՝ ալյումինի (կամ ցանկացած այլ տարրի) միջուկի լիցքը որոշելը շատ ավելի հեշտ է, քան 19-րդ դարում, և առավել եւս՝ Հին Հունաստանում։ Սակայն այս ոլորտում նոր բացահայտումներ անելով՝ գիտնականները երբեմն զարմանալի եզրակացությունների են հանգում։ Փորձելով լուծում գտնել մեկ խնդրին, ֆիզիկան բախվում է նոր խնդիրների ու պարադոքսների։

Սկզբում Ռադերֆորդի տեսությունն ասում է, որ նյութի քիմիական հատկությունները կախված են նրա ատոմի միջուկի լիցքից և, որպես հետևանք, նրա ուղեծրերում պտտվող էլեկտրոնների քանակից։ Ժամանակակից քիմիան և ֆիզիկան լիովին հաստատում են այս վարկածը։ Չնայած այն հանգամանքին, որ մոլեկուլների կառուցվածքի ուսումնասիրությունն ի սկզբանե վանվել է ամենապարզ մոդելը- ջրածնի ատոմ, որի միջուկային լիցքը 1 է, տեսությունը լիովին տարածվում է պարբերական համակարգի բոլոր տարրերի վրա, ներառյալ վերջին հազարամյակի վերջում արհեստականորեն ստացվածները։

Հետաքրքիր է, որ Ռադերֆորդի հետազոտությունից շատ առաջ անգլիացի քիմիկոս, կրթությամբ բժիշկ Ուիլյամ Պրուտը նկատել է, որ. տեսակարար կշիռը տարբեր նյութերջրածնի այս ցուցանիշի բազմապատիկն է: Այնուհետև նա առաջարկեց, որ մնացած բոլոր տարրերը պարզապես կազմված լինեն ջրածնից՝ ամենապարզ մակարդակում: Որ, օրինակ, ազոտի մասնիկը 14 այդպիսի նվազագույն մասնիկ է, թթվածինը 16 է և այլն։ Եթե այս տեսությունը դիտարկենք գլոբալ՝ ժամանակակից մեկնաբանությամբ, ապա ընդհանուր առմամբ դա ճիշտ է։