Kolik elementárních částic ve vesmíru? Složení jádra atomu. Výpočet protonů a neutronů Jak určit počet elektronů

Fanatičtí matematici, kteří milují počítat všechno na světě, dlouho jsem chtěl zjistit odpověď na základní otázku: Kolik částic ve vesmíru? Vzhledem k tomu, že přibližně 5 bilionových atomů vodíku se zapadá na samotnou hlavu čepu a každý z nich sestává ze 4 elementárních částic (1 elektronů a 3 kvarku v protonu), je bezpečné předpokládat, že počet částic v pozorovaném vesmíru je mimo Lidská prezentace.

Buďte tím, že jako to může, profesor fyzici Tony Padillan z University of Nightingham vyvinul metodu pro posouzení celkového počtu částic ve vesmíru, aniž by zohledňoval fotony nebo neutrin, protože chybí (nebo spíše, prakticky ne ) Hmotnost:

Pro své výpočty, vědec použil data získaná pomocí prkna teleskopu, který byl použit k měření reliktního záření, což je nejstarší ze viditelného světelného záření ve vesmíru, a tím, že tvoří podobnost jeho hranice. Díky dalekohledu byli vědci schopni vyhodnotit hustotu a poloměr viditelného vesmíru.

Další potřebnou proměnnou je zlomek látky obsažené v barionech. Tyto částice se skládají ze tří kvarků a nejznámějším biarices dnes jsou protony a neutrony, a proto je v jejich příkladu vklouznutí padilu. Nakonec je nutné vypočítat znalosti o hmotnostech protonu a neutronu (což zhruba se shoduje s navzájem), po kterém můžete začít výpočetní techniku.

Co dělá fyzik? Vezme hustotu viditelného vesmíru, násobí ji na podíl hustoty baryonu sám, a pak násobí výsledek na objem vesmíru. Výsledkem je, že hmotnost všech baryonů ve vesmíru se rozděluje na masu jedné bariony a dostane celkový počet barionů. Ale baryons nejsou pro nás zajímavé, náš cíl je elementární částice.

Je známo, že každý barione se skládá ze tří kvarků - jen je potřebujeme. Celkový počet protonů (jak všichni víme z chemie školní sazby), se navíc rovná celkovému počtu elektronů, které jsou také základní částice. Kromě toho astronomové zjistili, že 75% látky ve vesmíru je reprezentováno vodíkem a zbývajícím 25% heliem, další prvky v výpočtech tohoto měřítka mohou být zanedbány. Padillat vypočítává počet neutronů, protonů a elektronů, po kterých jsou dvě první polohy vynásobeny třemi - a konečně mají konečný výsledek.

3.28x10 80.. Více než tři viginilion.

328.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

Nejzajímavější je, že s ohledem na měřítko vesmíru tyto částice nevyplňují ani většinu svého celkového objemu. V důsledku toho jeden kubický metr vesmíru představuje pouze jednu (!) Elementární částici.

Atom chemického prvku se skládá z jádra a elektrony. číslo elektrony Atom závisí na jeho atomovém čísle. Elektronická konfigurace určuje distribuci elektronu skořepinami a subcomms.

Budete potřebovat

Atomové číslo, složení molekuly

Návod

Pokud je atom elektronetrální, pak číslo elektrony Je rovna počtu protonů. Protonové číslo odpovídá atomovému počtu prvku v tabulce MENDELEEV. Například vodík má první atomové číslo, proto má atom jeden elektron. Atomové číslo sodíku - 11, proto atom sodíku má 11 elektrony.

Atom může také ztratit nebo připevnit elektrony. V tomto případě se atom stává iontem, který má elektrický kladný nebo negativní náboj. Předpokládejme, že jeden z nich elektrony Sodík opustila atom elektronického skořepiny. A atom sodíku se stane pozitivně nabitým iontem, který má náboj +1 a 10 elektrony Na elektronické skořepině. Při připojení elektrony Atom se stává negativním iontem.

Atomy chemických prvků mohou být také spojeny s molekulami, nejmenší částice látky. číslo elektrony v molekule se rovná číslu elektrony Všechny atomy zahrnuty v něm. Například molekula vody H2O se skládá ze dvou atomů vodíku, z nichž každá má jeden elektron, a atom kyslíku, který má 8 elektrony. To je ve vodě molekule pouze 10 elektrony.

Dlouho, mnoho vlastností hmoty zůstalo tajemstvím pro výzkumné pracovníky. Proč některé látky dokonale provádějí elektřinu a jiné nejsou? Proč je železo postupně zničeno pod vlivem atmosféry a ušlechtilé kovy jsou dokonale konzervovány po tisíce let? Mnohé z těchto otázek našlo odpověď po osvěžené osobě známé zařízení Atom: Jeho struktura, počet elektronů na každé elektronické vrstvě. Navíc rozvoj i těch nejvíce základen budovy atomových jader otevřel světovou éru.

Jaké prvky vybudovaly elementární cihlovou látku, jak se navzájem spolupracují, než se učíme používat?

V prezentaci moderní vědy

V současné době většina vědců má tendenci dodržovat planetární model struktury hmoty. Podle tohoto modelu je centrem každého atomu jádro, malé i ve srovnání s atomem (on je v desítkách tisíc časů nejmenší atom). Ale o hmotnosti jádra, které neřeknete. Téměř celá hmotnost atomu se zaměřuje v jádru. Jádro je účtováno pozitivně.

Kolem jádra otočí elektrony v různých orbitech, nikoli kruhové, jako v případě planetů sluneční soustavy a objemu (sféry a objem osmičky). Počet elektronů v atomu je numericky roven poplatku za chorobu. Ale zvážit elektron jako částice, která se pohybuje na nějakou trajektorii, je velmi obtížné.

Jeho oběžná dráha je malá a rychlost je téměř jako světelný paprsek, proto je správnější zvážit elektron spolu s oběžnou dráhu jako určitá negativně nabitá koule.

Atomové členy rodiny

Všechny atomy se skládají ze 3 složek prvků: protony, elektrony a neutrony.

Proton - hlavní stavební materiál jádro. Jeho hmotnost se rovná jaderné jednotce (hmotnost atomu vodíku) nebo 1,67 ∙ 10 -27 kg v systému SI. Částice se naplní pozitivně a jeho náboj je veden na jednotku v systému elementárních elektrických nábojů.

Neutron - twin proton o hmotnost, ale ne nabitý.

Dvě částice se nazývají nuklidy.

Elektron je opačným protonem (elementární náboj je -1). Ale hmotnostní se elektron zasténal, hmotnost jeho jediného 9.12 ∙ 10 -31 kg, což je téměř 2000 násobek snadnější proton nebo neutron.

Jak to "viděl"

Vzhledem k tomu, že bylo možné vidět strukturu atomu, i když nejmodernější technické prostředky neumožňují a v blízké budoucnosti neumožní získat obrazy složek jeho částic. Jak vědci rozpoznali počet protonů, neutronů a elektronů v jádře a jejich umístění?

Předpoklad planetárního zařízení atomů byl vyroben na základě výsledků bombardování jemné kovové fólie s různými částicemi. Obrázek ukazuje, jak různé elementární částice interagují s látkou.

Počet elektronů, které prošly kovem, v experimentech byl nula. To je prostě způsobeno: negativně nabité elektrony jsou odrazeny z elektronických kovových skořápek, které mají také negativní náboj.

Protonový svazek (náboj +) prošel fólií, ale s "ztrátami". Část byla odrazena z jader v cestě (pravděpodobnost takových hitů je velmi zanedbatelná), část se odchýlila od počáteční trajektorie, létání příliš blízko jedné z jader.

Nejvíce "efektivnější" z hlediska překonání kovů se stalo neutrony. Neutrálně nabitá částice byla ztracena pouze v případě přímého střetu s jádrem látky, 99,99% neutronů bylo bezpečně projít tloušťkou kovu. Mimochodem, velikost jader některých chemických prvků bylo schopna vypočítat přesně na základě počtu neutronů na vstupu a ne-výstupu.

Na základě získaných údajů a dominantní teorii struktury látky, která úspěšně vysvětluje většinu z těchto otázek.

Co a kolik

Počet elektronů v atomu závisí na čísle sekvence. Tak, v atomu běžného vodíku je pouze jeden proton. Kolem oběžné dráhy je jeden elektron kolem oběžné dráhy. Dalším prvkem periodické tabulky - helium uspořádal složitější. Její jádro se skládá ze dvou protonů a dvou neutronů a má tedy jadernou hmotu 4.

S růstem sekvenčního čísla rostou velikost a hmotnost atomu. Sekvenční číslo chemického prvku v tabulce MENDEEEV odpovídá náboji jádra (počet protonů v něm). Počet elektronů v atomu se rovná počtu protonů. A atom olova (sekvence číslo 82) má v jádru 82 proton. V drahách kolem jádra jsou 82 elektronů. Pro výpočet počtu neutronů v jádrech je dostatečná z atomové hmoty, aby se počet protonů:

Proč jejich vždy řádek

Každý systém v našem vesmíru usiluje o stabilitu. S ohledem na atom je to vyjádřeno v jeho neutralitě. Pokud je na sekundu představit si, že bez výjimky mají atomy ve vesmíru jeden nebo jiný náboj na různé hodnoty s různými značkami, si můžete představit, kolik chaosu přichází na světě.

Ale protože počet protonů a elektronů v atomu je stejný, poslední poplatek každé "cihel" je nulový.

Počet neutronů v atomu je nezávislá hodnota. Kromě toho mohou mít atomy stejného chemického prvku jiný počet těchto částic s nulovým nábojem. Příklad:

1 proton + 1 elektron + 0 neutrony \u003d vodík (atomová hmotnost 1);
1 proton + 1 elektron + 1 neutron \u003d deuterium (atomová hmotnost 2);
1 proton + 1 elektron + 2 neutron \u003d tritium (atomová hmotnost 3).

V tomto případě se počet elektronů v atomu nemění, atom zůstává neutrální, jeho hmotnostní změny. Takové varianty chemických prvků se nazývají izotopy.

Je to vždy neutrální

Ne, ne vždy počet elektronů v atomu se rovná počtu protonů. Pokud atom měl elektron nebo dva "vybrat" na chvíli, by takový koncept neexistoval jako galvanický. V atomu, stejně jako v jakékoli záležitosti, můžete ovlivnit.

Pod vlivem dostatečně silného elektrického pole s vnější vrstvou atomu může být jedna nebo více elektronů "létání". V tomto případě přestane být částice látky neutrální a nazývá se iontem. Může se pohybovat v plynovém nebo kapalném médiu, nese elektrický náboj z jedné elektrody do druhé. Tak, elektrické náboje v bateriích jsou dodávány, stejně jako nejjemnější filmy z některých kovů na povrchu druhých (zlacení, stříbření, chrom, nikl atd.).

Nestabilní počet elektronů a kovů - elektrické proudové vodiče. Elektrony vnějších vrstev se zdá, že chodí od atomu vůči atomu nesoucí elektrickou energii vodičem.

Na otázku, jak vypočítat počet elektronů v orbitích (nebo jak jsou v ruských jménech daných autorem Malý střízlivý a zlý! Nejlepší odpověď je Maximální počet elektronů o 1 orbital (elektron-cloud) je 2. Close-in orbitály jsou formulovány velikostí orbitál, maximální počet elektronů na nich je: S-SINYLON - 2, PP-Subline - 6, D-SUPEL - 10, F-SUBLEVEL - 14 (Orbitalings na sadě, resp. 2krát méně). Zblízka energie podvrstevního formuláře energie nebo elektronických vrstev (zřejmě se o ně ptáte). Maximální počet elektronů v hladinách energie: 1. - 2, 2ND - 8, 3RD - 18, 4. a dále - 32. Na vnější elektronické vrstvě atomu nemohou být více než 8 elektronů.
Celkový počet elektronů na všech elektronických vrstvách se rovná náboji jádra (číslo sekvence prvku). Počet elektronických vrstev atomu se rovná počtu období, ve kterém je tento prvek umístěn. Vyplnění nové elektronické vrstvy začíná po naplnění předchozí vrstvy S- a P-orbitály.
předchozí vrstva D-Orbitaly jsou vyplněny po naplnění S-orbitálů další vrstvy a po těchto D-orbitálech, se naplní vnější p-podvrstvý. F-orbitály jsou naplněny lanthanidy a Actinoids (2 řady 14 prvků v dolní části tabulky MENDEEEEV); F-Sublayer třetí mimo elektronickou vrstvu je vyplněn po S-podvrstvě vnější vrstvy (2 elektronu) a 1 elektron na předchozí vrstvu D-Supro. Po naplnění třetího mimo F-subfront pokračuje druhá vnější část D-Suite (Inzerce Decada), a pak je naplněn p-podvrstvou vnější vrstvy.
Například vanadium V je prvek 5 skupina 4 období. Je naplněn 1 (2 elektrony) a 2 (8 elektrony) hladiny, při 3 úrovních - S- a P-subllocks (tj. 8 elektronů), pak se naplní S-Sub-vrstva 4 vrstvy (2 elektronu) a pak - D-Suite 3 vrstvy (3 elektrony), tj. Na 3 vrstvách - 8 + 3 \u003d 11 elektronů a elektronický diagram atomu: V +23)2)8)11)2. + 23 je náboj jádra (číslo sekvence; 2 + 8 + 11 + 2 \u003d 23 - počet elektronů se rovná pořadovému číslu (to je šek). Jak zjistit počet D-elektronů : Každé období začíná 2 prvky, které jsou naplněny vnějším typem S (ve čtyřikátech se jede K a Ca - prvky 1 a 2 skupiny), potom 10 prvků (vkládání desetiletí) jsou naplněny předchozími D-poduavou - 1 Electron (ve 4 periodech - od SC do Zn). počet: vanadium je v bočním podskupině (tj. D-elementu), jedná se o 5. prvek období 4 období, má 5 - 2 \u003d 3 D-elektronů Na předchozí (třetí) vrstvě (tj. Je to třetí v plug-in desetiletí).
Prvky bočních podskupin 1 a 6 skupin mají externí elektron "Spock" 1 externí S-elektron k předchozímu D-SuBlayer: Existuje energeticky výhodnější stav, kdy je D-SUTE naplněn zcela nebo polovinu. Například měď Cu místo ... 3D94S2 elektronická konfigurace bude ... 3D10 4S1.