Alin ang mas malaki, neutron o proton? Ang istraktura ng mga atomo - elementarya na mga particle ng bagay, mga electron, proton, neutron

Ang proton ay isang matatag na particle mula sa klase ng mga hadron, ang nucleus ng isang hydrogen atom.

Mahirap sabihin kung aling kaganapan ang dapat isaalang-alang ang pagtuklas ng proton: pagkatapos ng lahat, bilang isang hydrogen ion, ito ay kilala sa mahabang panahon. Ang paglikha ng isang planetaryong modelo ng atom ni E. Rutherford (1911), ang pagtuklas ng isotopes (F. Soddy, J. Thomson, F. Aston, 1906-1919), at ang pagmamasid sa hydrogen nuclei na natumba sa nuclei sa pamamagitan ng Ang mga particle ng alpha ay may papel sa pagtuklas ng proton nitrogen (E. Rutherford, 1919). Noong 1925, natanggap ni P. Blackett ang mga unang litrato ng mga bakas ng proton sa isang silid ng ulap (tingnan ang Nuclear Radiation Detector), na nagpapatunay sa pagtuklas ng artipisyal na pagbabagong-anyo ng mga elemento. Sa mga eksperimentong ito, ang β-particle ay nakuha ng isang nitrogen nucleus, na naglabas ng isang proton at na-convert sa isang oxygen isotope.

Kasama ng mga neutron, ang mga proton ay bumubuo ng atomic nuclei ng lahat mga elemento ng kemikal, at ang bilang ng mga proton sa nucleus ay tumutukoy sa atomic number ng isang ibinigay na elemento. Ang isang proton ay may positibong electric charge na katumbas ng elementary charge, i.e. ganap na halaga singil ng elektron. Ito ay nasubok sa eksperimento na may katumpakan na 10-21. Proton mass mp = (938.2796 ± 0.0027) MeV o ~ 1.6-10-24 g, ibig sabihin, ang isang proton ay 1836 beses na mas mabigat kaysa sa isang electron! SA modernong punto Mula sa isang pananaw, ang proton ay hindi isang tunay na elementarya na particle: ito ay binubuo ng dalawang u-quark na may electric charges na +2/3 (sa mga unit ng elementary charge) at isang d-quark na may electric charge -1/3. Ang mga quark ay magkakaugnay sa pamamagitan ng pagpapalitan ng iba pang mga hypothetical na particle - gluons, quanta ng field na nagdadala ng malakas na pakikipag-ugnayan. Ang data mula sa mga eksperimento kung saan ang mga proseso ng pagkalat ng elektron sa mga proton ay itinuturing na tunay na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga sentro ng pagkalat ng punto sa loob ng mga proton. Ang mga eksperimentong ito ay sa isang tiyak na kahulugan na halos kapareho sa mga eksperimento ni Rutherford na humantong sa pagkatuklas ng atomic nucleus. Bilang isang pinagsama-samang particle, ang proton ay may hangganan na sukat na ~ 10-13 cm, bagaman, siyempre, hindi ito maaaring katawanin bilang isang solidong bola. Sa halip, ang proton ay kahawig ng isang ulap na may malabo na hangganan, na binubuo ng mga nilikha at nilipol na mga virtual na particle Ang proton, tulad ng lahat ng mga hadron, ay nakikilahok sa bawat isa sa mga pangunahing pakikipag-ugnayan. Kaya. Ang malakas na pakikipag-ugnayan ay nagbubuklod sa mga proton at neutron sa nuclei, ang mga pakikipag-ugnayang electromagnetic ay nagbubuklod sa mga proton at mga electron sa mga atomo. Ang mga halimbawa ng mahinang pakikipag-ugnayan ay ang beta decay ng isang neutron o ang intranuclear transformation ng isang proton sa isang neutron na may paglabas ng isang positron at neutrino (para sa isang libreng proton ang ganitong proseso ay imposible dahil sa batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya, dahil ang neutron ay may bahagyang mas malaking masa). Ang proton spin ay 1/2. Ang mga hadron na may half-integer spin ay tinatawag na baryons (mula sa salitang Griyego, ibig sabihin ay “mabigat”). Kasama sa mga baryon ang proton, neutron, iba't ibang hyperon (?, ?, ?, ?) at ilang mga particle na may mga bagong quantum number, na karamihan ay hindi pa natutuklasan. Upang makilala ang mga baryon ito ay ipinakilala espesyal na numero-- baryon charge, katumbas ng 1 para sa mga baryon, - 1 -- para sa antibaryon at O ​​-- para sa lahat ng iba pang particle. Ang singil ng baryon ay hindi pinagmumulan ng larangan ng baryon; ipinakilala lamang ito upang ilarawan ang mga pattern na naobserbahan sa mga reaksyon sa mga particle. Ang mga pattern na ito ay ipinahayag sa anyo ng batas ng konserbasyon ng baryon charge: ang pagkakaiba sa pagitan ng bilang ng mga baryon at antibaryon sa system ay pinananatili sa anumang mga reaksyon. Ang pag-iingat ng baryon charge ay ginagawang imposible para sa proton na mabulok, dahil ito ang pinakamagaan sa mga baryon. Ang batas na ito ay likas na empirikal at, siyempre, dapat na masuri sa eksperimento. Ang katumpakan ng batas ng konserbasyon ng baryon charge ay nailalarawan sa katatagan ng proton, ang pang-eksperimentong pagtatantya para sa buhay na nagbibigay ng halaga na hindi kukulangin sa 1032 taon.

Kasabay nito, hinuhulaan ng mga teoryang pinagsasama ang lahat ng uri ng pangunahing pakikipag-ugnayan ang mga prosesong humahantong sa pagkagambala ng singil ng baryon at pagkabulok ng proton. Ang buhay ng isang proton sa naturang mga teorya ay hindi masyadong tumpak na ipinahiwatig: humigit-kumulang 1032 ± 2 taon. Ang panahong ito ay napakalaki, ito ay maraming beses na mas mahaba kaysa sa pagkakaroon ng Uniberso (~ 2*1010 taon). Samakatuwid, ang proton ay halos matatag, na ginawa ang pagbuo ng mga elemento ng kemikal at sa huli ay ang paglitaw ng matalinong buhay na posible. Gayunpaman, ang paghahanap para sa proton decay ngayon ay kumakatawan sa isa sa pinakamahalagang gawain pang-eksperimentong pisika. Sa buhay ng proton na ~ 1032 taon sa dami ng tubig na 100 m3 (1 m3 ay naglalaman ng ~ 1030 proton), isang proton decay bawat taon ang dapat asahan. Ang natitira na lang ay irehistro ang pagkabulok na ito. Ang pagtuklas ng proton decay ay magiging isang mahalagang hakbang tungo sa tamang pag-unawa sa pagkakaisa ng mga puwersa ng kalikasan.

Ang neutron ay isang neutral na particle na kabilang sa klase ng mga hadron. Natuklasan noong 1932 ng English physicist na si J. Chadwick. Kasama ng mga proton, ang mga neutron ay bahagi ng atomic nuclei. Pagsingil ng kuryente Ang neutron qn ay katumbas ng zero. Ito ay kinumpirma ng mga direktang sukat ng singil mula sa pagpapalihis ng isang neutron beam sa malalakas na electric field, na nagpakita na |qn|<10-20e (здесь е -- элементарный электрический заряд, т. е. абсолютная величина заряда электрона). Косвенные данные дают оценку |qn|< 2?10-22 е. Спин нейтрона равен 1/2. Как адрон с полуцелым спином, он относится к группе барионов. У каждого бариона есть античастица; антинейтрон был открыт в 1956 г. в опытах по рассеянию антипротонов на ядрах. Антинейтрон отличается от нейтрона знаком барионного заряда; у нейтрона, как и у протона, барионный заряд равен +1.Как и протон и прочие адроны, нейтрон не является истинно элементарной частицей: он состоит из одного u-кварка с электрическим зарядом +2/3 и двух d-кварков с зарядом - 1/3, связанных между собой глюонным полем.

Ang mga neutron ay matatag lamang sa matatag na atomic nuclei. Ang libreng neutron ay isang hindi matatag na particle na nabubulok sa isang proton (p), electron (e-) at electron antineutrino. Ang haba ng buhay ng neutron ay (917?14) s, ibig sabihin, mga 15 minuto. Sa bagay, ang mga neutron ay umiiral sa libreng anyo kahit na mas mababa dahil sa kanilang malakas na pagsipsip ng nuclei. Samakatuwid, nangyayari ang mga ito sa kalikasan o ginawa sa laboratoryo lamang bilang resulta ng mga reaksyong nuklear.

Batay sa balanse ng enerhiya ng iba't ibang reaksyong nuklear, ang pagkakaiba sa pagitan ng masa ng neutron at proton ay natukoy: mn-mp(1.29344 ±0.00007) MeV. Sa pamamagitan ng paghahambing nito sa proton mass, nakukuha natin ang neutron mass: mn = 939.5731 ± 0.0027 MeV; ito ay tumutugma sa mn ~ 1.6-10-24 Ang neutron ay nakikilahok sa lahat ng uri ng pangunahing pakikipag-ugnayan. Ang malakas na pakikipag-ugnayan ay nagbubuklod sa mga neutron at proton sa atomic nuclei. Ang isang halimbawa ng mahinang interaksyon ay ang beta decay ng isang neutron.

Nakikilahok ba ang neutral na particle na ito sa mga electromagnetic na pakikipag-ugnayan? Ang neutron ay may panloob na istraktura, at may pangkalahatang neutralidad, mayroong mga electric current sa loob nito, na humahantong, lalo na, sa hitsura ng isang magnetic moment sa neutron. Sa madaling salita, sa isang magnetic field, ang isang neutron ay kumikilos tulad ng isang compass needle. Ito ay isa lamang halimbawa ng electromagnetic interaction nito. Ang paghahanap para sa electric dipole moment ng neutron, kung saan nakuha ang pinakamataas na limitasyon, ay nakakuha ng malaking interes. Dito, ang pinaka-epektibong mga eksperimento ay isinagawa ng mga siyentipiko mula sa Leningrad Institute of Nuclear Physics ng USSR Academy of Sciences; Ang paghahanap para sa neutron dipole moment ay mahalaga para sa pag-unawa sa mga mekanismo ng paglabag sa invariance sa ilalim ng time reversal sa microprocesses.

Ang mga pakikipag-ugnayan ng gravitational ng mga neutron ay naobserbahan nang direkta mula sa kanilang saklaw sa gravitational field ng Earth.

Ang isang maginoo na pag-uuri ng mga neutron ayon sa kanilang kinetic energy ay tinatanggap na ngayon:

mabagal na neutron (<105эВ, есть много их разновидностей),

mabilis na mga neutron (105?108eV), mataas na enerhiya (> 108eV).

Ang mga napakabagal na neutron (10-7 eV), na tinatawag na ultracold neutrons, ay may napakakagiliw-giliw na mga katangian. Napag-alaman na ang mga ultracold neutron ay maaaring maipon sa "magnetic traps" at ang kanilang mga spin ay maaaring i-orient sa isang tiyak na direksyon doon. Gamit ang mga magnetic field ng isang espesyal na pagsasaayos, ang mga ultracold neutron ay nakahiwalay sa mga sumisipsip na pader at maaaring "mabuhay" sa bitag hanggang sa mabulok. Ito ay nagpapahintulot sa maraming banayad na mga eksperimento na pag-aralan ang mga katangian ng mga neutron. Ang isa pang paraan para sa pag-iimbak ng mga ultracold neutron ay batay sa kanilang mga katangian ng alon. Ang ganitong mga neutron ay maaaring maimbak lamang sa isang saradong "jar". Ang ideyang ito ay ipinahayag ng physicist ng Sobyet na si Ya B. Zeldovich noong huling bahagi ng 1950s, at ang mga unang resulta ay nakuha sa Dubna sa Institute of Nuclear Research halos isang dekada mamaya.

Kamakailan lamang, ang mga siyentipiko ay nakagawa ng isang sisidlan kung saan ang mga ultracold neutron ay nabubuhay hanggang sa kanilang natural na pagkabulok.

Ang mga libreng neutron ay aktibong nakikipag-ugnayan sa atomic nuclei, na nagiging sanhi ng mga reaksyong nuklear. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga mabagal na neutron sa bagay, maaaring maobserbahan ng isa ang mga epekto ng resonance, pagkalat ng diffraction sa mga kristal, atbp. Dahil sa mga katangiang ito, ang mga neutron ay malawakang ginagamit sa nuclear physics at solid state physics. May mahalagang papel sila sa enerhiyang nuklear, sa paggawa ng mga elemento ng transuranium at radioactive isotopes, at nakahanap ng praktikal na aplikasyon sa pagsusuri ng kemikal at paggalugad ng geological.

Ang mga atomo ay ang pinakamaliit na particle ng matter.
Kung palakihin mo ang isang katamtamang laki ng mansanas sa laki ng Earth, ang mga atomo ay magiging kasing laki lamang ng isang mansanas. Sa kabila ng maliliit na sukat, ang atom ay binubuo ng mas maliliit na pisikal na particle.
Dapat ay pamilyar ka na sa istruktura ng atom mula sa iyong kursong pisika sa paaralan. Gayunpaman, alalahanin natin na ang atom ay naglalaman ng isang nucleus at mga electron, na umiikot sa paligid ng nucleus nang napakabilis na sila ay nagiging hindi makilala - sila ay bumubuo ng isang "electron cloud", o ang electron shell ng atom.

Mga electron karaniwang tinutukoy bilang mga sumusunod: e − . Mga electron e− napakagaan, halos walang timbang, ngunit mayroon sila negatibo singil ng kuryente. Ito ay katumbas ng −1. Ang electric current na ginagamit nating lahat ay isang stream ng mga electron na tumatakbo sa mga wire.

Atomic nucleus, kung saan halos lahat ng masa nito ay puro, ay binubuo ng mga particle ng dalawang uri - mga neutron at proton.

Mga neutron tinukoy bilang sumusunod: n 0 , A mga proton Kaya: p + .
Sa mga tuntunin ng masa, ang mga neutron at proton ay halos pareho - 1.675 10−24 g at 1.673 10−24 g.
Totoo, napakahirap na bilangin ang masa ng gayong maliliit na partikulo sa gramo, kaya ipinapahayag ito sa mga yunit ng carbon, ang bawat isa ay katumbas ng 1.673 10 −24 g.
Para sa bawat butil na nakukuha natin relatibong atomic mass, katumbas ng quotient ng mass ng isang atom (sa gramo) na hinati sa masa ng isang carbon unit. Ang mga relatibong atomic na masa ng isang proton at isang neutron ay katumbas ng 1, ngunit ang singil ng mga proton ay positibo at katumbas ng +1, habang ang mga neutron ay walang singil.

. Mga bugtong tungkol sa atom

Ang isang atom ay maaaring tipunin "sa isip" mula sa mga particle, tulad ng isang laruan o isang kotse mula sa mga bahagi ng isang set ng konstruksiyon ng mga bata. Kinakailangan lamang na obserbahan ang dalawang mahahalagang kondisyon.

• Unang kundisyon: bawat uri ng atom ay may kanya-kanyang sarili sariling set"mga detalye" - elementarya na mga particle. Halimbawa, ang isang hydrogen atom ay tiyak na magkakaroon ng nucleus na may positibong singil na +1, na nangangahulugang tiyak na mayroon itong isang proton (at wala na).
  Ang isang hydrogen atom ay maaari ding maglaman ng mga neutron. Higit pa tungkol dito sa susunod na talata.
  Ang oxygen atom (ang atomic number sa Periodic Table ay 8) ay magkakaroon ng nucleus na sisingilin walo mga positibong singil (+8), na nangangahulugang mayroong walong proton. Dahil ang masa ng isang oxygen atom ay 16 na kamag-anak na mga yunit, upang makakuha ng oxygen nucleus, nagdaragdag kami ng isa pang 8 neutron.
• Pangalawang kondisyon ay na ang bawat atom ay dapat na neutral sa kuryente. Upang gawin ito, dapat itong magkaroon ng sapat na mga electron upang balansehin ang singil ng nucleus. Sa ibang salita, ang bilang ng mga electron sa isang atom ay katumbas ng bilang ng mga proton sa core nito, pati na rin ang serial number ng elementong ito sa Periodic Table.

Tulad ng nabanggit na, ang isang atom ay binubuo ng tatlong uri ng elementarya na mga particle: mga proton, neutron at mga electron. Ang atomic nucleus ay ang gitnang bahagi ng isang atom, na binubuo ng mga proton at neutron. Ang mga proton at neutron ay may karaniwang pangalan na nucleon; Ang nucleus ng pinakasimpleng atom - ang hydrogen atom - ay binubuo ng isang elementary particle - ang proton.

Ang diameter ng nucleus ng isang atom ay humigit-kumulang 10-13 - 10-12 cm at 0.0001 ng diameter ng atom. Gayunpaman, halos ang buong masa ng atom (99.95-99.98%) ay puro sa nucleus. Kung posible na makakuha ng 1 cm3 ng purong nuclear matter, ang masa nito ay magiging 100-200 milyong tonelada. Ang masa ng nucleus ng isang atom ay ilang libong beses na mas malaki kaysa sa masa ng lahat ng mga electron na bumubuo sa atom.

Proton- isang elementarya na butil, ang nucleus ng isang hydrogen atom. Ang masa ng isang proton ay 1.6721 x 10-27 kg, na 1836 beses ang mass ng isang elektron. Ang electric charge ay positibo at katumbas ng 1.66 x 10-19 C. Ang coulomb ay isang yunit ng electric charge na katumbas ng dami ng kuryenteng dumadaan sa cross-section ng isang conductor sa isang oras na 1 s sa isang pare-parehong kasalukuyang 1A (ampere).

Ang bawat atom ng anumang elemento ay naglalaman ng isang tiyak na bilang ng mga proton sa nucleus. Ang numerong ito ay pare-pareho para sa isang partikular na elemento at tinutukoy ang mga katangiang pisikal at kemikal nito. Iyon ay, ang bilang ng mga proton ay tumutukoy kung anong kemikal na elemento ang ating kinakaharap. Halimbawa, kung mayroong isang proton sa nucleus, ito ay hydrogen, kung mayroong 26 na proton, ito ay bakal. Tinutukoy ng bilang ng mga proton sa atomic nucleus ang singil ng nucleus (charge number Z) at ang atomic number ng elemento sa periodic table ng mga elemento D.I. Mendeleev (atomic number ng elemento).

Neutron- isang electrically neutral na particle na may mass na 1.6749 x 10-27 kg, 1839 beses ang mass ng isang electron. Ang isang neuron sa isang malayang estado ay isang hindi matatag na particle; ito ay nakapag-iisa na nagiging isang proton na may paglabas ng isang electron at isang antineutrino. Ang kalahating buhay ng mga neutron (ang oras kung kailan nabubulok ang kalahati ng orihinal na bilang ng mga neutron) ay humigit-kumulang 12 minuto. Gayunpaman, sa isang nakatali na estado sa loob ng matatag na atomic nuclei, ito ay matatag. Ang kabuuang bilang ng mga nucleon (proton at neutron) sa nucleus ay tinatawag na mass number (atomic mass - A). Ang bilang ng mga neutron na kasama sa nucleus ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga numero ng masa at singil: N = A - Z.

Elektron- isang elementarya na butil, ang carrier ng pinakamaliit na masa - 0.91095x10-27 g at ang pinakamaliit na electric charge - 1.6021x10-19 C. Ito ay isang negatibong sisingilin na particle. Ang bilang ng mga electron sa isang atom ay katumbas ng bilang ng mga proton sa nucleus, i.e. ang atom ay neutral sa kuryente.

Positron- isang elementarya na particle na may positibong electric charge, isang antiparticle na may kaugnayan sa electron. Ang masa ng electron at positron ay pantay, at ang mga singil sa kuryente ay pantay sa ganap na halaga, ngunit kabaligtaran sa tanda.

Ang iba't ibang uri ng nuclei ay tinatawag na nuclides. Ang nuclide ay isang uri ng atom na may binigay na bilang ng mga proton at neutron. Sa kalikasan, mayroong mga atomo ng parehong elemento na may iba't ibang atomic na masa (mass number):
, Cl, atbp. Ang nuclei ng mga atom na ito ay naglalaman ng parehong bilang ng mga proton, ngunit magkaibang bilang ng mga neutron. Ang mga uri ng mga atomo ng parehong elemento na may parehong nuclear charge ngunit iba't ibang mass number ang tinatawag isotopes . Ang pagkakaroon ng parehong bilang ng mga proton, ngunit naiiba sa bilang ng mga neutron, ang mga isotopes ay may parehong istraktura ng mga shell ng elektron, i.e. halos magkatulad na mga katangian ng kemikal at sumasakop sa parehong lugar sa periodic table ng mga elemento ng kemikal.

Ang mga ito ay itinalaga ng simbolo ng kaukulang elemento ng kemikal na may index A na matatagpuan sa kaliwang tuktok - ang numero ng masa, kung minsan ang bilang ng mga proton (Z) ay ibinibigay din sa kaliwang ibaba. Halimbawa, ang mga radioactive isotopes ng phosphorus ay itinalagang 32P, 33P, o ​​P at P, ayon sa pagkakabanggit. Kapag nagtatalaga ng isotope nang hindi ipinapahiwatig ang simbolo ng elemento, ang numero ng masa ay ibinibigay pagkatapos ng pagtatalaga ng elemento, halimbawa, posporus - 32, posporus - 33.

Karamihan sa mga elemento ng kemikal ay may ilang isotopes. Bilang karagdagan sa hydrogen isotope 1H-protium, kilala ang heavy hydrogen 2H-deuterium at superheavy hydrogen 3H-tritium. Ang uranium ay may 11 isotopes sa mga likas na compound mayroong tatlo (uranium 238, uranium 235, uranium 233). Mayroon silang 92 proton at 146,143 at 141 neutron, ayon sa pagkakabanggit.

Sa kasalukuyan, higit sa 1900 isotopes ng 108 elemento ng kemikal ang kilala. Sa mga ito, ang mga natural na isotopes ay kinabibilangan ng lahat ng stable (mga 280 sa kanila) at natural na isotopes na bahagi ng mga radioactive na pamilya (46 sa kanila). Ang natitira ay inuri bilang artipisyal;

Ang terminong "isotopes" ay dapat lamang gamitin kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga atomo ng parehong elemento, halimbawa, carbon 12C at 14C. Kung ang ibig sabihin ay mga atomo ng iba't ibang elemento ng kemikal, inirerekomendang gamitin ang terminong "nuclides", halimbawa, radionuclides 90Sr, 131J, 137Cs.

Pag-usapan natin kung paano maghanap ng mga proton, neutron at electron. Mayroong tatlong uri ng elementarya na mga particle sa isang atom, bawat isa ay may sariling elementarya na singil at masa.

Pangunahing istraktura

Upang maunawaan kung paano makahanap ng mga proton, neutron at electron, isipin na Ito ang pangunahing bahagi ng atom. Sa loob ng nucleus ay mga proton at neutron na tinatawag na mga nucleon. Sa loob ng nucleus, ang mga particle na ito ay maaaring magbago sa isa't isa.

Halimbawa, upang mahanap ang mga proton, neutron at electron sa isa, kailangan mong malaman ang serial number nito. Kung isasaalang-alang natin na ang elementong ito ang namumuno sa periodic table, kung gayon ang nucleus nito ay naglalaman ng isang proton.

Ang diameter ng atomic nucleus ay sampung-libo ng kabuuang sukat ng atom. Naglalaman ito ng bulk ng buong atom. Ang masa ng nucleus ay libu-libong beses na mas malaki kaysa sa kabuuan ng lahat ng mga electron na nasa atom.

Mga katangian ng particle

Tingnan natin kung paano maghanap ng mga proton, neutron at electron sa isang atom, at alamin ang tungkol sa kanilang mga tampok. Ang proton ay ang tumutugma sa nucleus ng isang hydrogen atom. Ang masa nito ay lumampas sa elektron ng 1836 beses. Upang matukoy ang yunit ng kuryente na dumadaan sa isang konduktor na may ibinigay na cross-section, ginagamit ang electric charge.

Ang bawat atom ay may tiyak na bilang ng mga proton sa nucleus nito. Ito ay isang pare-parehong halaga at nagpapakilala sa mga kemikal at pisikal na katangian ng isang naibigay na elemento.

Paano makahanap ng mga proton, neutron at electron sa isang carbon atom? Ang atomic number ng kemikal na elementong ito ay 6, samakatuwid, ang nucleus ay naglalaman ng anim na proton. Ayon sa planetary system, anim na electron ang gumagalaw sa mga orbit sa paligid ng nucleus. Upang matukoy ang bilang ng mga neutron mula sa halaga ng carbon (12), ibawas ang bilang ng mga proton (6), nakakakuha tayo ng anim na neutron.

Para sa isang iron atom, ang bilang ng mga proton ay tumutugma sa 26, iyon ay, ang elementong ito ay may ika-26 na atomic number sa periodic table.

Ang neutron ay isang electrically neutral na particle, hindi matatag sa isang libreng estado. Ang isang neutron ay maaaring kusang mag-transform sa isang positibong sisingilin na proton, na naglalabas ng isang antineutrino at isang elektron. Ang average na kalahating buhay nito ay 12 minuto. Ang mass number ay ang kabuuang bilang ng mga proton at neutron sa loob ng nucleus ng isang atom. Subukan nating alamin kung paano makahanap ng mga proton, neutron at electron sa isang ion? Kung ang isang atom, sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng kemikal sa isa pang elemento, ay nakakakuha ng isang positibong estado ng oksihenasyon, kung gayon ang bilang ng mga proton at neutron sa loob nito ay hindi nagbabago, ang mga electron lamang ang nagiging mas kaunti.

Konklusyon

Mayroong ilang mga teorya tungkol sa istraktura ng atom, ngunit wala sa kanila ang mabubuhay. Bago ang bersyon na nilikha ni Rutherford, walang detalyadong paliwanag sa lokasyon ng mga proton at neutron sa loob ng nucleus, pati na rin ang pag-ikot ng mga electron sa mga pabilog na orbit. Matapos ang paglitaw ng teorya ng istraktura ng planeta ng atom, ang mga mananaliksik ay nagkaroon ng pagkakataon hindi lamang upang matukoy ang bilang ng mga elementarya na particle sa isang atom, kundi pati na rin upang mahulaan ang pisikal at kemikal na mga katangian ng isang tiyak na elemento ng kemikal.

Alam ng maraming tao mula sa paaralan na ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga atomo. Ang mga atom, naman, ay binubuo ng mga proton at neutron na bumubuo sa nucleus ng mga atomo at mga electron na matatagpuan sa ilang distansya mula sa nucleus. Marami rin ang nakarinig na ang liwanag ay binubuo rin ng mga particle - mga photon. Gayunpaman, ang mundo ng mga particle ay hindi limitado dito. Sa ngayon, higit sa 400 iba't ibang elementarya na particle ang kilala. Subukan nating maunawaan kung paano naiiba ang mga elementarya sa bawat isa.

Mayroong maraming mga parameter kung saan ang mga elementarya na particle ay maaaring makilala sa bawat isa:

• Timbang.
• Pagsingil ng kuryente.
• Habang buhay. Halos lahat ng elementarya na particle ay may hangganang buhay, pagkatapos ay nabubulok.
• Iikot. Maaari itong ituring, halos humigit-kumulang, bilang isang rotational moment.

Ang ilang higit pang mga parameter, o bilang ang mga ito ay karaniwang tinatawag sa agham ng quantum numero. Ang mga parameter na ito ay hindi palaging may malinaw na pisikal na kahulugan, ngunit kinakailangan ang mga ito upang makilala ang ilang mga particle mula sa iba. Ang lahat ng mga karagdagang parameter na ito ay ipinakilala bilang ilang dami na pinapanatili sa pakikipag-ugnayan.

Halos lahat ng mga particle ay may masa, maliban sa mga photon at neutrino (ayon sa pinakabagong data, ang mga neutrino ay may masa, ngunit napakaliit na ito ay madalas na itinuturing na zero). Kung walang mass particle ay maaari lamang umiral sa paggalaw. Ang lahat ng mga particle ay may iba't ibang masa. Ang elektron ay may pinakamaliit na masa, hindi binibilang ang neutrino. Ang mga particle na tinatawag na meson ay may mass na 300-400 beses na mas malaki kaysa sa mass ng isang electron, isang proton at isang neutron ay halos 2000 beses na mas mabigat kaysa sa isang electron. Ang mga particle na halos 100 beses na mas mabigat kaysa sa isang proton ay natuklasan na ngayon. Mass (o katumbas ng enerhiya nito ayon sa formula ni Einstein:

ay napanatili sa lahat ng pakikipag-ugnayan ng elementarya na mga particle.

Hindi lahat ng particle ay may electric charge, na nangangahulugan na hindi lahat ng particle ay may kakayahang lumahok sa electromagnetic interaction. Ang lahat ng malayang umiiral na mga particle ay may electric charge na isang multiple ng electron charge. Bilang karagdagan sa mga malayang umiiral na mga particle, mayroon ding mga particle na nasa isang bound state lamang;

Ang spin, tulad ng iba pang mga quantum number, ay naiiba para sa iba't ibang mga particle at nagpapakilala sa kanilang pagiging natatangi. Ang ilang mga quantum number ay pinananatili sa ilang pakikipag-ugnayan, ang ilan sa iba. Tinutukoy ng lahat ng quantum number na ito kung aling mga particle ang nakikipag-ugnayan kung alin at paano.

Ang buhay ay isa ring napakahalagang katangian ng isang particle, at isasaalang-alang natin ito nang mas detalyado. Magsimula tayo sa isang tala. Tulad ng sinabi namin sa simula ng artikulo, ang lahat ng nakapaligid sa atin ay binubuo ng mga atom (mga electron, proton at neutron) at liwanag (mga photon). At nasaan ang daan-daang iba't ibang uri ng elementarya na mga particle? Ang sagot ay simple - saanman sa paligid natin, ngunit hindi natin ito napapansin sa dalawang kadahilanan.

Ang una sa kanila ay halos lahat ng iba pang mga particle ay nabubuhay nang napakaikli, humigit-kumulang 10 hanggang minus 10 na kapangyarihan ng mga segundo o mas kaunti, at samakatuwid ay hindi bumubuo ng mga istruktura tulad ng mga atomo, kristal na lattice, atbp. Ang pangalawang dahilan ay tungkol sa mga neutrino, bagaman ang mga particle na ito ay hindi nabubulok, sila ay napapailalim lamang sa mahina at gravitational na pakikipag-ugnayan. Nangangahulugan ito na ang mga particle na ito ay nakikipag-ugnayan nang napakaliit na halos imposibleng matukoy.

Isalarawan natin kung gaano kahusay ang pakikipag-ugnayan ng isang particle. Halimbawa, ang daloy ng mga electron ay maaaring ihinto ng isang medyo manipis na sheet ng bakal, sa pagkakasunud-sunod ng ilang millimeters. Mangyayari ito dahil ang mga electron ay agad na magsisimulang makipag-ugnayan sa mga particle ng sheet ng bakal, ay matalas na magbabago sa kanilang direksyon, maglalabas ng mga photon, at sa gayon ay mawalan ng enerhiya nang mabilis. Hindi ito ang kaso sa daloy ng neutrino na maaari silang dumaan sa Earth nang halos walang pakikipag-ugnayan. At samakatuwid ito ay napakahirap na makita ang mga ito.

Kaya, karamihan sa mga particle ay nabubuhay sa napakaikling panahon, pagkatapos ay nabubulok. Ang mga pagkabulok ng butil ay ang pinakakaraniwang reaksyon. Bilang resulta ng pagkabulok, ang isang butil ay nahahati sa ilang iba pang mas maliit na masa, at sila naman ay nabubulok pa. Lahat ng nabubulok ay sumusunod sa ilang partikular na tuntunin - mga batas sa pangangalaga. Kaya, halimbawa, bilang resulta ng pagkabulok, ang electric charge, mass, spin at isang bilang ng iba pang mga quantum number ay dapat pangalagaan. Maaaring magbago ang ilang quantum number sa panahon ng pagkabulok, ngunit napapailalim din sa ilang partikular na panuntunan. Ang mga tuntunin ng pagkabulok ang nagsasabi sa atin na ang electron at proton ay mga stable na particle. Hindi na sila maaaring mabulok na napapailalim sa mga tuntunin ng pagkabulok, at samakatuwid sila ang nagtatapos sa mga tanikala ng pagkabulok.

Dito gusto kong magsabi ng ilang salita tungkol sa neutron. Ang isang libreng neutron ay nabubulok din sa isang proton at isang elektron sa loob ng halos 15 minuto. Gayunpaman, hindi ito nangyayari kapag ang neutron ay nasa atomic nucleus. Ang katotohanang ito ay maaaring ipaliwanag sa iba't ibang paraan. Halimbawa, kapag ang isang electron at isang dagdag na proton mula sa isang nabubulok na neutron ay lumitaw sa nucleus ng isang atom, isang reverse reaction ay agad na nangyayari - isa sa mga proton ay sumisipsip ng isang electron at nagiging isang neutron. Ang larawang ito ay tinatawag na dynamic equilibrium. Ito ay naobserbahan sa uniberso sa isang maagang yugto ng pag-unlad nito, ilang sandali pagkatapos ng big bang.

Bilang karagdagan sa mga reaksyon ng pagkabulok, mayroon ding mga scattering reaksyon - kapag ang dalawa o higit pang mga particle ay nakikipag-ugnayan nang sabay-sabay, at bilang isang resulta ng isa o higit pang mga particle ay nakuha. Mayroon ding mga reaksyon ng pagsipsip, kapag ang dalawa o higit pang mga particle ay gumagawa ng isa. Ang lahat ng mga reaksyon ay nangyayari bilang isang resulta ng malakas na mahina o electromagnetic na pakikipag-ugnayan. Ang mga reaksyon dahil sa malakas na pakikipag-ugnayan ay ang pinakamabilis; ang oras ng naturang reaksyon ay maaaring umabot sa 10 minus 20 segundo. Ang bilis ng mga reaksyon na nagaganap dahil sa pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay mas mababa dito ang oras ay maaaring mga 10 minus 8 segundo. Para sa mahinang mga reaksyon sa pakikipag-ugnayan, ang oras ay maaaring umabot ng sampu-sampung segundo at kung minsan ay mga taon.

Sa pagtatapos ng kwento tungkol sa mga particle, pag-usapan natin ang mga quark. Ang mga quark ay mga elementarya na particle na may singil sa kuryente na isang multiple ng isang third ng singil ng isang electron at hindi maaaring umiral sa isang libreng estado. Ang kanilang pakikipag-ugnayan ay nakaayos sa paraang maaari lamang silang mabuhay bilang bahagi ng isang bagay. Halimbawa, ang kumbinasyon ng tatlong quark ng isang tiyak na uri ay bumubuo ng isang proton. Ang isa pang kumbinasyon ay gumagawa ng isang neutron. May kabuuang 6 na quark ang kilala. Ang kanilang iba't ibang mga kumbinasyon ay nagbibigay sa amin ng iba't ibang mga particle, at bagaman hindi lahat ng mga kumbinasyon ng mga quark ay pinapayagan ng mga pisikal na batas, mayroong napakaraming mga particle na binubuo ng mga quark.

Dito maaaring lumitaw ang tanong: paano matatawag na elementarya ang isang proton kung ito ay binubuo ng mga quark? Ito ay napaka-simple - ang proton ay elementarya, dahil hindi ito maaaring hatiin sa mga bahagi nito - mga quark. Ang lahat ng mga particle na lumahok sa malakas na pakikipag-ugnayan ay binubuo ng mga quark, at sa parehong oras ay elementarya.

Ang pag-unawa sa mga pakikipag-ugnayan ng elementarya na mga particle ay napakahalaga para sa pag-unawa sa istruktura ng uniberso. Ang lahat ng nangyayari sa mga macro body ay resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga particle. Ito ay ang pakikipag-ugnayan ng mga particle na naglalarawan sa paglaki ng mga puno sa lupa, mga reaksyon sa loob ng mga bituin, radiation mula sa mga neutron na bituin, at marami pang iba.