Космос

Як вчені дізналися, скільки електронів і нуклонів у хімічних елементах, якщо ніхто ніколи не бачив атоми?

Дивлячись на таблицю Менделєєва, ми можемо впевнено сказати скільки електронів у атома гелію або кисню, назвати нуклонное число будь-якого елемента і, провівши легкі арифметичні розрахунки, визначити кількість нейтронів і протонів в будь-якому атомі. Але ж атоми ніхто ніколи не бачив, на них могли впливати, але прямого спостереження ніколи не було. Звідки тоді ми можемо достеменно знати про їх складі і чи нема там ще якихось додаткових компонентів?

Щоб розібратися в цьому питанні, необхідно розпочати з того, що з найдавніших часів у всьому, що стосується хімічних реакцій люди користувалися не точними величинами, а співвідношеннями і пропорціями. Ще в часи Древньої Греції при проведенні певних експериментів і хімічних реакцій обсяги і маси продуктів, які використовувалися і виходили були кратними цілим числам.

Значно пізніше, вимірюючи заряд електрона, вчені отримували значення заряду: 4.8, 6.4, 8.0, 1.6, і бачили, що вони були кратні одного числа, яке було найменшим серед них, а саме 1.6*10^-19. Першим важливим відкриттям в розумінні структури атома було те, що атоми мають масу, пізніше було встановлено, що маса атома водню найменша серед них і її взяли за умовну одиницю.

Інші дослідження показали, що в кожному атомі кількість протонів дорівнює кількості електронів, а також, що маса атома водню в 1836 разів більше маси електрона і звідси напрошувався висновок, що електрони становлять мізерну частку всієї маси атома. На підставі даного факту з’являлися різні моделі атомів, які постійно змінювалися і вдосконалювалися.

Пізніше, після того як вчені змогли зрозуміти залежність між порядковим номером у періодичній таблиці і зарядом елемента, стали помітні розбіжності між зарядом і масою атомів, яку зараз називають нуклонним числом, і яка виявилася в середньому вдвічі більше, ніж повинна була бути. Тоді і з’явилася теорія про частці, яка не має заряду, але має масу близьку або таку ж, як у протона. Вона отримала назву нейтрон.

В 1932 році Джеймс Чедвік виявив нейтрон, третій відсутній елемент атома, який по масі був максимально близький до протону як і передбачалося раніше. Кількість нейтронів у ядрах досліджуваних атомів в основному було рівним числу протонів або відрізнялося на одиницю, теж як і передбачалося. Так як протонів в атомі стільки ж скільки і електронів і вони разом з нейтронами складають практично всю масу атома, ми можемо з масового числа виключити кількість протонів і дізнатися скільки у нас в ядрі нейтронів.

Звичайно, електрони, протони і нейтрони не варто зводити до виду неподільних кульок, їх структура набагато складніше, але це вже тема для окремої статті, яка вийде, якщо вам сподобається ця стаття.

Related posts

Leave a Comment