O nome "átomo" é traduzido do grego como "indivisível". Tudo ao nosso redor - sólidos, líquidos e ar - é construído a partir de bilhões dessas partículas.
A aparência da versão sobre o átomo
Os átomos tornaram-se conhecidos no século 5 aC, quando o filósofo grego Demócrito sugeriu que a matéria consiste em partículas minúsculas em movimento. Mas então não foi possível verificar a versão de sua existência. E embora ninguém pudesse ver essas partículas, a ideia foi discutida, porque a única maneira de os cientistas explicarem os processos que ocorrem no mundo real. Portanto, eles acreditavam na existência de micropartículas muito antes de poderem provar esse fato.
Só no século XIX. eles começaram a ser analisados como os menores constituintes dos elementos químicos, possuindo as propriedades específicas dos átomos - a capacidade de entrar em compostos com outros em uma quantidade estritamente prescrita. No início do século 20, acreditava-se que os átomos eram as menores partículas da matéria, até que se provou que eram compostos de unidades ainda menores.
De que é feito um elemento químico?
Átomo de um elemento químico é um bloco de construção microscópico da matéria. O peso molecular do átomo tornou-se a característica definidora desta micropartícula. Apenas a descoberta da lei periódica de Mendeleev substanciava que seus tipos são várias formas de uma única matéria. Eles são tão pequenos que não podem ser vistos usando microscópios comuns, apenas os dispositivos eletrônicos mais poderosos. Em comparação, um fio de cabelo em uma mão humana é um milhão de vezes mais largo.
A estrutura eletrônica de um átomo tem um núcleo, composto de nêutrons e prótons, além de elétrons, que fazem revoluções em torno do centro em órbitas constantes, como os planetas em torno de suas estrelas. Todos eles são mantidos juntos pela força eletromagnética, uma das quatro principais forças do universo. Os nêutrons são partículas com carga neutra, os prótons são dotados de carga positiva e os elétrons de carga negativa. Estes últimos são atraídos por prótons carregados positivamente, então eles tendem a permanecer em órbita.
Estrutura do átomo
Na parte central há um núcleo que preenche a parte mínima de todo o átomo. Mas estudos mostram que quase toda a massa (99,9%) está localizada nela. Cada átomo contém prótons, nêutrons, elétrons. O número de elétrons girando nele é igual à carga central positiva. Partículas com a mesma carga nuclear Z, mas diferentes massas atômicas A e o número de nêutrons no núcleo N são chamadas de isótopos, e com o mesmo A e diferentes Z e N são chamadas de isóbaras. O elétron é a menor partícula da matéria com um negativocarga elétrica e=1,6 10-19 coulomb. A carga de um íon determina o número de elétrons perdidos ou ganhos. O processo de metamorfose de um átomo neutro em um íon carregado é chamado de ionização.
Nova versão do modelo do átomo
Os físicos descobriram muitas outras partículas elementares até hoje. A estrutura eletrônica do átomo tem uma nova versão.
Acredita-se que prótons e nêutrons, por menores que sejam, consistem nas menores partículas chamadas quarks. Eles constituem um novo modelo para a construção do átomo. Como os cientistas costumavam coletar evidências da existência do modelo anterior, hoje eles estão tentando provar a existência de quarks.
RTM é o dispositivo do futuro
Cientistas modernos podem ver partículas atômicas de uma substância em um monitor de computador, bem como movê-las sobre a superfície usando uma ferramenta especial chamada microscópio de tunelamento de varredura (RTM).
Esta é uma ferramenta computadorizada com uma ponta que se move muito suavemente perto da superfície do material. À medida que a ponta se move, os elétrons se movem através do espaço entre a ponta e a superfície. Embora o material pareça perfeitamente liso, na verdade é irregular no nível atômico. O computador faz um mapa da superfície da matéria, criando uma imagem de suas partículas, e assim os cientistas podem ver as propriedades do átomo.
Partículas radioativas
Íons carregados negativamente circulam ao redor do núcleo a uma distância suficientemente grande. A estrutura de um átomo é tal que é inteiroé verdadeiramente neutro e não tem carga elétrica porque todas as suas partículas (prótons, nêutrons, elétrons) estão em equilíbrio.
Um átomo radioativo é um elemento que pode ser facilmente dividido. Seu centro consiste em muitos prótons e nêutrons. A única exceção é o diagrama do átomo de hidrogênio, que tem um único próton. O núcleo é cercado por uma nuvem de elétrons, é sua atração que os faz girar em torno do centro. Prótons com a mesma carga se repelem.
Isso não é um problema para a maioria das partículas pequenas que possuem várias delas. Mas alguns deles são instáveis, especialmente os grandes como o urânio, que tem 92 prótons. Às vezes, seu centro não pode suportar tal carga. Eles são chamados de radioativos porque emitem várias partículas de seu núcleo. Após o núcleo instável se livrar dos prótons, os prótons restantes formam uma nova filha. Pode ser estável dependendo do número de prótons no novo núcleo, ou pode se dividir ainda mais. Esse processo continua até que um núcleo filho estável permaneça.
Propriedades dos átomos
As propriedades físicas e químicas de um átomo mudam naturalmente de um elemento para outro. Eles são definidos pelos seguintes parâmetros principais.
massa atômica. Como o lugar principal das micropartículas é ocupado por prótons e nêutrons, sua soma determina o número, que é expresso em unidades de massa atômica (uma) Fórmula: A=Z + N.
Raio atômico. O raio depende da localização do elemento no sistema Mendeleev, químicaligações, número de átomos vizinhos e ação mecânica quântica. O raio do núcleo é cem mil vezes menor que o raio do próprio elemento. A estrutura de um átomo pode perder elétrons e se tornar um íon positivo, ou adicionar elétrons e se tornar um íon negativo.
No sistema periódico de Mendeleev, qualquer elemento químico ocupa seu lugar designado. Na tabela, o tamanho de um átomo aumenta à medida que você se move de cima para baixo e diminui à medida que se move da esquerda para a direita. A partir disso, o menor elemento é o hélio e o maior é o césio.
Valência. A camada eletrônica externa de um átomo é chamada de camada de valência, e os elétrons nela receberam o nome correspondente - elétrons de valência. Seu número determina como um átomo está conectado aos outros por meio de uma ligação química. Pelo método de criação da última micropartícula, eles tentam preencher suas camadas de valência externas.
Gravidade, atração é a força que mantém os planetas em órbita, pois com ela os objetos liberados das mãos caem no chão. Uma pessoa percebe mais a gravidade, mas a ação eletromagnética é muitas vezes mais poderosa. A força que atrai (ou repele) partículas carregadas em um átomo é 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 vezes mais poderosa que a gravidade nele. Mas há uma força ainda mais forte no centro do núcleo que pode manter prótons e nêutrons juntos.
Reações nos núcleos criam energia como nos reatores nucleares onde os átomos são divididos. Quanto mais pesado o elemento, mais partículas seus átomos são construídos. Se somarmos o número total de prótons e nêutrons em um elemento, descobrimos quemassa. Por exemplo, o urânio, o elemento mais pesado encontrado na natureza, tem uma massa atômica de 235 ou 238.
Divisão de um átomo em níveis
Os níveis de energia de um átomo são o tamanho do espaço ao redor do núcleo, onde o elétron está em movimento. Existem 7 orbitais no total, correspondendo ao número de períodos na tabela periódica. Quanto mais distante a localização do elétron do núcleo, maior a reserva significativa de energia que ele possui. O número do período indica o número de orbitais atômicos em torno de seu núcleo. Por exemplo, o Potássio é um elemento do 4º período, o que significa que possui 4 níveis de energia do átomo. O número de um elemento químico corresponde à sua carga e ao número de elétrons ao redor do núcleo.
Atom é uma fonte de energia
Provavelmente a fórmula científica mais famosa foi descoberta pelo físico alemão Einstein. Ela afirma que a massa nada mais é do que uma forma de energia. Com base nessa teoria, é possível transformar matéria em energia e calcular pela fórmula quanto dela pode ser obtida. O primeiro resultado prático dessa transformação foram as bombas atômicas, que foram testadas pela primeira vez no deserto de Los Alamos (EUA), e depois explodiram sobre cidades japonesas. E embora apenas um sétimo do explosivo tenha se transformado em energia, o poder destrutivo da bomba atômica era terrível.
Para que o núcleo libere sua energia, ele deve entrar em colapso. Para dividi-lo, é necessário agir com um nêutron de fora. Em seguida, o núcleo se divide em outros dois, mais leves, proporcionando uma enorme liberação de energia. O decaimento leva à liberação de outros nêutrons,e continuam a dividir outros núcleos. O processo se transforma em uma reação em cadeia, resultando em uma enorme quantidade de energia.
Prós e contras do uso da reação nuclear em nosso tempo
Força destrutiva, que é liberada durante a transformação da matéria, a humanidade está tentando domar nas usinas nucleares. Aqui, a reação nuclear não ocorre na forma de uma explosão, mas como uma liberação gradual de calor.
A produção de energia atômica tem seus prós e contras. Segundo os cientistas, para manter nossa civilização em alto nível, é necessário usar essa enorme fonte de energia. Mas também deve ser levado em consideração que mesmo os desenvolvimentos mais modernos não podem garantir a segurança completa das usinas nucleares. Além disso, os resíduos radioativos produzidos durante a produção de energia, se armazenados de forma inadequada, podem afetar nossos descendentes por dezenas de milhares de anos.
Após o acidente na usina nuclear de Chernobyl, mais e mais pessoas consideram a produção de energia nuclear muito perigosa para a humanidade. A única usina segura desse tipo é o Sol com sua enorme energia nuclear. Os cientistas estão desenvolvendo todos os tipos de modelos de células solares e, talvez, em um futuro próximo, a humanidade será capaz de fornecer energia atômica segura.
