Атом

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Атомът е считан за основната градивна частица на материята. Думата произлиза от гръцкото ατομον (атомон), което означава „неделим": α– („не“) и τομον („делим“). Атомите могат да съществуват в свободно състояние или свързани помежду си: чрез химична връзка в молекули, в кристална решетка посредством електронна връзка, или в аморфно състояние. Когато един атом отдаде или приеме електрон на/от друг атом, двата атома образуват йони. Масата M на атома основно се дължи на протоните и неутроните, които са разположени в атомното ядро.

Изображение на повърхността на чисто злато, наблюдавана през сканиращ тунелен микроскоп. Виждат се отделните атоми

[редактиране] Строеж

Диаметърът на атомите е от порядъка от 10 pm до 100 pm. Всеки атом е изграден от други, по–малки частици, които са три вида:

• протони p ⁺ , имат единица положителен електрически заряд, масата им е около 1836 пъти по-голяма от тази на електрона;
• неутрони n⁰, електростатично неутрални, масата им е с около 1838 пъти по-голяма от тази на електрона;
• електрони e ⁻ , имат единица отрицателен електрически заряд, масата им е незначителна в сравнение с протоните и неутроните.

Протоните и неутроните изграждат положително зареденото атомно ядро, в което е съсредоточена 99% от масата на атома, а отрицателно заредените електрони, образуват електронна обвивка. Броят на протоните в атомното ядро е равен на броя на електроните в обвивката, което прави атома електронеутрален. Броят на неутроните в ядрата на атоми от един и същи вид, може да бъде различен, като това не променя химичните свойства на атома, но променя физичните. Атом, притежаващ различен брой неутрони от стандартния за даден химичен елемент, се нарича изотоп. Тъй като в природата няма определен стандарт за това кой елемент колко неутрона притежава, на базата на изследвания на атомите на един и същ химичен елемент в природата е пресметнат % на най-много атоми с даден изотопен вид и той е приет за стандартен. Физически изотопите притежават по-голяма или по-малка маса от стандартният атом и това се използва в практиката или промишлеността — например тежката вода включва два водородни атома, които са 2 изотоп (деутерий) или 3 изотоп (тритий) на водорода; деутерият съдържа един протон и един неутрон; тритият има 2 неутрона и един протон, а стандартният водороден атом не съдържа неутрони. Тежката вода намира приложение в ядрената енергетика, като поглъща частиците отделяни при ядрените реакции и понижава риска от неконтролируема верижна реакция. Пръчките за контрол на реакцията, които се поставят в реактора, са съставени от изотопи на химични елементи, които могат да поглъщат свободните неутрони, които предизвикват протичането на ядрен разпад. Познатите атоми в природата са класифицирани като химични елементи в Периодичната система на Менделеев, като броят на протоните определя поредния номер на химичния елемент в системата.

[редактиране] Свойства

Свойствата на атомите като отделна физична система и тяхното взаимодействие с електромагнитните вълни са обект на изучение на атомната физика. Движението на електроните около атомното ядро се подчинява на законите на квантовата механика. Атомът може да съществува в различни квантови състояния, на които съответстват определени дискретни стойности на енергията (енергетични нива). Всяко преминаване от едно в друго квантово състояние (квантов преход) е свързано със съответното изменение на енергията. Състоянието с най-малка енергия се нарича основно, а всички други — възбудени. Изучаването на енергетичните нива е предмет на атомната спектроскопия. Чрез отдаване или присъединяване на електрон/и атомът се превръща в положителен или отрицателен йон.

Атомните ядра не могат да бъдат разделени чрез химични реакции, т.е при химичните реакции атомите запазват ядрото си непроменено, както и всички вътрешни електронни пояси, които не участват в химичната реакция. Атомът се разделя посредством подаване на високи енергийни стойности, придаващи необходимото количество кинетична енергия, която да позволи на протоните и неутроните да преодолеят ядрените сили, задържащи ги в ядрото. Най-лесно ядрен разпад се постига при химични елементи с тежки ядра и високи нива на изотопия, пр. уран 235: при облъчване на ядрото с неутрони те предизвикват повишаване на масата на ядрото над критичното ниво и неговото разпадане до: ядра на химични елементи с по-малък пореден номер в периодичната система, огромно количество енергия (светлинна, топлинна и др.) и три свободни неутрона, които се поглъщат от друго ядро. Така се постига верижна реакция на ядрен разпад.

[редактиране] Разделяне

През 1938 година немският учен Ото Хан доказва деленето на атома. С това се поддържа тезата, че Германия е имала проекти за създаване на атомна бомба и Алберт Айнщайн през 1939 година предупреждава президента на САЩ (Франклин Делано Рузвелт) да започне опити за производство на атомна бомба, преди германците да са успели.