Evrende kaç ilköğretim parçacık? Atomun çekirdeğinin bileşimi. Protonların ve nötronların hesaplanması Elektron sayısının nasıl belirleneceği

Dünyadaki her şeyi saymayı seven fanatik matematikçiler, uzun zamandır temel sorunun cevabını bulmak istedim: evrende kaç tane parçacık var? Yaklaşık 5 trilyon hidrojen atomunun tek başına pim kafasına sığabileceğini ve her biri 4 element partikülten (protonda 1 elektron ve 3 kuark) oluştuğunu göz önünde bulundurarak, gözlenen evrendeki partikül sayısının ötesinde olduğunu varsaymak güvenlidir. İnsan sunumu.

Olabildiği gibi, profesör fizikçileri Tony Padillan'ın Nightingham Üniversitesi'nden gelen Tony Padillan, evrendeki toplam parçacık sayısını, fotonları veya nötrinoları dikkate almadan, eksik oldukları için (ya da pratikte yoksa ) kitle:

Hesaplamaları için, bilim adamı, evrendeki görünür ışık radyasyonunun en eskisi olan ve dolayısıyla sınırının benzerliğini oluşturan, relice radyasyonu ölçmek için kullanılan bir tahta teleskop kullanılarak elde edilen verileri kullandı. Teleskop sayesinde, bilim adamları görünür evrenin yoğunluğunu ve yarıçapını değerlendirebildiler.

Gerekli bir başka değişken, baryonlarda yer alan maddenin fraksiyonudur. Bu parçacıklar üç kuarktan oluşur ve bugün en ünlü çiğnemeler proton ve nötronlardır ve bu nedenle örneklerinde Padilla onları göz önünde bulunduruyor. Son olarak, protonun kütlelerinin ve nötronun (birbirleriyle kabaca birbirleriyle çakışan) bilgisini hesaplamak gerekir, daha sonra hesaplamaya başlayabilirsiniz.

Fizikçi ne yapar? Görünür evrenin yoğunluğunu alır, BARYON'un yoğunluğunun yalnızca yoğunluğunun payına çarpar ve ardından sonucu evrenin hacmine çarpar. Sonuç olarak, evrendeki tüm karyonların kütlesi, bir baryonun kütlesine ayrılır ve toplam baryon sayısını alır. Ancak Maryalılar bizim için ilginç değil, hedefimiz ilköğretim parçacıklarıdır.

Her baryonun üç kuarktan oluştuğu bilinmektedir - sadece onlara ihtiyacımız var. Ayrıca, toplam proton sayısı (hepimizin kimya okul oranından bildiğimiz gibi), aynı zamanda ilköğretim parçacıkları olan toplam elektron sayısına eşittir. Ek olarak, astronomlar, evrendeki maddenin% 75'inin hidrojen ile temsil edildiğini ve kalan% 25 helyum, bu ölçeğin hesaplamalarındaki diğer elementlerin ihmal edilebilir olduğunu buldular. Padillat, nötronların, protonların ve elektronların sayısını hesaplar, daha sonra iki ilk pozisyon üç ile çarpılır ve nihayet nihai bir sonucudur.

3.28x10 80.. Üçten fazla vigantillion.

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.

En ilginç olan şey, evrenin ölçeğini dikkate alarak, bu parçacıkların toplam hacminin çoğunu bile doldurmaz. Sonuç olarak, evrenin bir metreküp sadece bir (!) İlköğretim parçacıkları için hesaplar.

Kimyasal elemanın atomu bir çekirdekten oluşur ve elektronlar. numara elektronlar Atom atom numarasına bağlıdır. Elektronik konfigürasyon, elektronun kabukları ve alt anahtarları tarafından dağılımını belirler.

İhtiyacın olacak

• Atom numarası, molekül bileşimi

Talimat

Atom elektrontajlı ise, o zaman sayı elektronlar Proton sayısına eşittir. Proton numarası, Mendeleev tablosundaki elemanın atom sayısına karşılık gelir. Örneğin, hidrojen ilk atom sayısına sahiptir, bu nedenle atomunun bir elektron vardır. Atomik sodyum numarası - 11, bu nedenle sodyum atomu 11 elektronlar.

Atom da elektronları kaybetebilir veya ekleyebilir. Bu durumda, atom elektrik pozitif veya negatif bir şarjlı bir iyon olur. Birinin olduğunu varsayalım elektronlar Sodyum elektronik kabuk atomunu terk etti. Sonra sodyum atomu, +1 ve 10'luk bir şarjı olan pozitif yüklü bir iyon olacaktır. elektronlar Elektronik kabuğunuzda. Bağlandığında elektronlar Atom negatif bir iyon olur.

Kimyasal elementlerin atomları, maddenin en küçük parçacıklarına, moleküllere de bağlanabilir. numara elektronlar molekülde sayıya eşittir elektronlar Bütün atomlar içine dahil. Örneğin, H2O su molekülü, her biri bir elektrona sahip olan iki hidrojen atomundan ve 8 olan bir oksijen atomundan oluşur. elektronlar. Yani, sadece 10 su molekülünde elektronlar.

Uzun süredir, meselenin birçok özelliği araştırmacılar için bir sır olarak kalmıştır. Neden bazı maddeler mükemmel bir şekilde elektriği çıkarırlar ve diğerleri değil mi? Neden demir atmosferin etkisi altında kademeli olarak yok edildi ve asil metaller binlerce yıldır mükemmel bir şekilde korunuyor mu? Bu sorunların birçoğu, bir kişinin bir atom cihazı olduğunu bildikten sonra bir cevap buldu: yapısı, her elektronik katmandaki elektron sayısı. Ayrıca, atomik çekirdeklerin binasının çoğu üslerinin bile gelişmesi, dünyayı yeni bir dönem açtı.

Hangi unsurlar bir temel tuğla madde oluşturdu, kullanmayı öğrendiğimizden biriyle nasıl etkileşime giriyorlar?

Modern bilimin sunumunda

Halen, çoğu bilim insanının, maddenin yapısının planet modeline uyma eğilimindedir. Bu modele göre, her bir atomun merkezi çekirdek, küçük, atomla karşılaştırıldığında bile (en küçük atomun binlerce kez). Fakat çekirdeğin kütlesi hakkında söyleyeceksiniz. Atomun neredeyse tüm kütlesi çekirdeğe odaklanır. Çekirdek pozitif olarak şarj edilir.

Çekirdek çevresinde, güneş sisteminin gezegenleri ve hacmi (küreler ve hacim sekizlerinde) olduğu gibi, dairesel olmayan farklı yörüngelerdeki elektronları döndürür. Atomdaki elektronların sayısı, sayısal olarak tahrikepçeye eşittir. Ancak elektronu bazı yörüngeye hareket eden bir parçacık olarak göz önünde bulundurun çok zordur.

Yörüngesi küçüktür ve hız neredeyse bir ışık demeti gibidir, bu nedenle elektronu, yörüngesiyle birlikte, belirli bir olumsuz yüklü bir küre olarak görmesi daha doğrudur.

Atomik Aile Üyeleri

Tüm atomlar, elementlerin 3 bileşeninden oluşur: protonlar, elektronlar ve nötronlar.

Proton - Baş yapı malzemesi çekirdeği. Ağırlığı, SI sisteminde nükleer üniteye (hidrojen atomunun kütlesi) veya 1.67 ∙ 10 -27 kg'a eşittir. Parçacık pozitif olarak şarj edilir ve şarjı, temel elektrik yükleri sisteminde birim başına iletilir.

Nötron - ikiz proton ağırlıkça, ancak şarj olmadı.

İki parçacıktan nüklidler denir.

Elektron, protonun tam tersidir (temel ücret -1). Ancak, ağırlıkça, elektron inleyiş, sadece 9.12 ∙ 10 -31 kg'ın kütlesi, yaklaşık 2 bin kat daha kolay proton veya nötron.

Nasıl "gördü"

Bir atomun yapısını görmek mümkün olduğu için, en modern teknik araçlar izin vermese ve yakın gelecekte, parçacıklarının bileşenlerinin görüntülerini edinmesine izin vermeyecektir. Bilim adamları çekirdeğindeki proton, nötron ve elektron sayısını ve kendi konumlarını nasıl tanıyor?

Atomların gezegensel cihazının varsayımı, çeşitli parçacıklarla ince metal folyonun bombardımanının sonuçlarına dayanarak yapıldı. Şekil, farklı temel parçacıkların madde ile nasıl etkileşime girdiğini gösterir.

Metalden geçen elektronların sayısı, deneylerde sıfırdı. Bu basitçe şu şekildedir: Olumsuz yüklü elektronlar, negatif bir şarjlı elektronik metal kabuklardan geçirilir.

Proton demeti (şarj +) folyodan geçti, ancak "kayıplar". Bölüm, yoldaki çekirdeklerden (bu tür isabetlerin olasılığı çok önemsizdir), kısmen ilk yörüngeden sapmış, çekirdeklerden birine çok yakın uçar.

Metalin üstesinden gelmek için en "verimli" nötrasyonlar oldu. Nötr olarak yüklü partikül, yalnızca maddenin çekirdeği ile doğrudan bir çatışma durumunda kayboldu, nötronların% 99,99'u metalin kalınlığından güvenle geçti. Bu arada, bazı kimyasal elementlerin çekirdeğinin büyüklüğü, giriş ve çıkıştaki nötronların sayısına göre tam olarak hesaplayabildi.

Elde edilen verilere ve maddenin yapısının baskın teorisi üzerine, başarılı bir şekilde konuların çoğunu başarıyla açıklayan.

Ne ve ne kadar

Atomdaki elektronların sayısı sıra sayısına bağlıdır. Böylece, sıradan hidrojen atomunda sadece bir proton var. Yörüngenin etrafındaki yörüngenin etrafında tek bir elektron var. Periyodik tablonun bir sonraki unsuru - helyum daha karmaşık düzenlenmiştir. Çekirdeği iki protondan ve iki nötrondan oluşur ve böylece bir nükleer kütle 4 vardır.

Sıra numarasının büyümesiyle, atomun büyüklüğü ve ağırlığı büyür. MendeleV tablosundaki kimyasal elemanın sekans numarası, çekirdeğin sorumluluğuna (içinde proton sayısı) karşılık gelir. Atomdaki elektron sayısı proton sayısına eşittir. Böylece, bir kurşun atomu (sıralama sayısı 82), çekirdeğinde 82 protona sahiptir. Kernin etrafındaki yörüngelerde 82 elektrondur. Çekirdekteki nötronların sayısını hesaplamak için, proton sayısını almak için atom kütlesinden yeterlidir:

Neden her zaman satır

Evrenimizdeki herhangi bir sistem istikrar için çabalıyor. Atom ile ilgili olarak, bu tarafsızlığında ifade edilir. Bir saniye için, istisnasız, evrendeki atomların farklı işaretlerle farklı değerlerden birinin veya başka bir ücrete tabi olduğunu hayal etmektir, dünyada ne kadar kaosun geldiğini hayal edebilirsiniz.

Ancak, atomdaki proton ve elektronların sayısı eşit olduğundan, her bir "tuğla" nın nihai şarjı sıfırdır.

Atomdaki nötronların sayısı bağımsız bir değerdir. Ayrıca, aynı kimyasal elemanın atomları, sıfır şarjlı farklı bu parçacıkların farklı bir kısmına sahip olabilir. Misal:

• 1 Proton + 1 elektron + 0 nötronlar \u003d hidrojen (atom kütlesi 1);
• 1 Proton + 1 Elektron + 1 Nötron \u003d Deuterium (Atomik Ağırlık 2);
• 1 Proton + 1 elektron + 2 nötron \u003d trityum (atom kütlesi 3).

Bu durumda, atomdaki elektronların sayısı değişmez, atom nötr kalır, kütle değişir. Bu tür kimyasal elementlerin varyasyonları izotoplar denir.

Her zaman tarafsız mı

Hayır, her zaman atomdaki elektron sayısı, proton sayısına eşittir. Bir süredir "seçmek" için atomun bir elektrone sahip olması durumunda, bir galvanik olarak böyle bir kavram olmazdı. Bir atomda, herhangi bir konuda olduğu gibi, etkileyebilirsiniz.

Yeterince güçlü bir elektrik alanının bir atomun dış katmanıyla etkisi altında bir veya daha fazla elektron "uçan" olabilir. Bu durumda, maddenin parçacıkları nötr olarak durur ve bir iyon denir. Bir gaz veya sıvı ortamda hareket edebilir, bir elektrottan diğerine elektrik yükü taşıyabilir. Böylece, pillerdeki elektrik yükleri, diğerlerinin yüzeyinde (yaldız, gümüş, krom, nikel vb.) Bazı metallerden en iyi filmler sağlanır.

Dengesiz sayıda elektron ve metal - elektrik akımı iletkenleri. Dış katmanların elektronları, bir atomdan iletken tarafından elektrik enerjisi taşıyan bir atomdan yürüyor gibi görünüyor.

Yörüngelerdeki elektron sayısını nasıl hesaplayacağı sorusuna (veya yazar tarafından verilen Rusça isimlerinde olduğu gibi) Küçük ayık ve kötülük! En iyi cevap 1 Orbital (Elektron-Bulut) tarafından maksimum elektron sayısı 2'dir. 2 kat daha az). Sublayerin enerjinin enerjisinin enerji seviyelerini oluşturur veya elektronik katmanlar (görünüşte, onlar hakkında soruyorsunuz). Enerji seviyelerindeki maksimum elektron sayısı: 1 - 2, 2 - 8, 3 - 18, 4. ve daha ileri - 32. Atomun dış elektronik tabakasında en fazla 8 elektron olabilir.
Tüm elektronik katmanlardaki toplam elektron sayısı, çekirdeğin sorumluluğuna eşittir (elemanın sıra numarası). Atomun elektronik katmanlarının sayısı, bu elemanın bulunduğu dönem sayısına eşittir. Yeni bir elektronik tabakanın doldurulması, önceki katmanın S- ve P-orbitaller ile doldurulduktan sonra başlar.
Önceki Katman D-Orbitals, bir sonraki katmanın S-Ortallarını doldurduktan sonra doldurulur ve bu D-orbitaller sonra, dış p-sublayer doldurulur. F-orbitaller, lantanitler ve aktinoidlerle doldurulur (Mendeleev tablosunun dibinde 2 sıra 14 element); Elektronik tabakanın üçüncü dışındaki F-sublayeri, dış katmanın (2 elektronun 2'si) doldurulmasından sonra doldurulur ve önceki Katman D-Supro'da 1 elektron. F-Subfront'un dışındaki üçüncü'ü doldurduktan sonra, D-Suite dışındaki ikinci (ekleme Decada) devam eder ve ardından dış tabakanın p-sublayeri doldurulur.
Örneğin, Vanadium V, 4 periyotların 5 grubudur. 3 (2 elektron) ve 2 (8 elektron) seviyesi, 3 seviyede - S ve P-Sublocks (yani 8 elektron), daha sonra S-alt tabakası 4 katmanları (elektronun 2) doldurulur. ve sonra - D-Suite 3 katmanlar (3 elektron), yani, 3 kat üzerinde - 8 + 3 \u003d 11 elektron ve bir atomun elektronik bir diyagramı: V +23)2)8)11)2. + 23 çekirdeğin şarjıdır (sıra numarası; 2 + 8 + 11 + 2 \u003d 23 - Elektron sayısı dizi sayısına eşittir (bu bir çek). D-Elektron sayısını nasıl öğrenirsiniz? : Her dönem, bir dış S tipi ile doldurulmuş 2 eleman ile başlar (4 kez K ve Ca - unsurlar 1 ve 2 gruplardır), daha sonra 10 eleman (ekleme on yılları) bir önceki D-sublayer ile doldurulur - 1 Elektron (4 dönemlerde - SC'den zn). Sayım: Vanadyum yan subgrup (yani D-element), dönemin 4. döneminin 5. elemanıdır, 5 - 2 \u003d 3 D-Elektrona sahiptir. Önceki (üçüncü) katmanda (yani, eklenti on yılda üçüncü).
Yan alt grupların elemanları 1 ve 6 grupları, önceki D-Sublayer'a bir "Spock" 1 harici S-elektronuna sahiptir: D-Supel'in tamamen ya da yarıya doldurulduğunda enerjik olarak daha uygun bir durum vardır. Örneğin, bunun yerine bakır CU ... 3D9 4S2 Elektronik konfigürasyon ... 3D10 4S1.