Глядя на таблицу Менделеева, мы можем уверенно сказать сколько электронов у атома гелия или кислорода, назвать нуклонное число любого элемента и, проведя лёгкие арифметические расчёты, узнать количество нейтронов и протонов в любом атоме. Но ведь атомы никто никогда не видел, на них могли воздействовать, но прямого наблюдения никогда не было. Откуда тогда мы можем достоверно знать об их составе и нет ли там ещё каких-то дополнительных компонентов?
Чтобы разобраться в этом вопросе, необходимо начать с того, что с древнейших времён во всём, что касается химических реакций люди пользовались не точными величинами, а соотношениями и пропорциями. Ещё во времена Древней Греции при проведении определённых экспериментов и химических реакций объёмы и массы продуктов, которые использовались и получались были кратными целым числам.
Значительно позже, измеряя заряд электрона, учёные получали значения заряда: 4.8, 6.4, 8.0, 1.6, и видели, что они были кратны одному числу, которое было наименьшим среди них, а именно 1.6*10^-19. Первым важным открытием в понимании структуры атома было то, что атомы имеют массу, позже было установлено, что масса атома водорода наименьшая среди них и её приняли за условную единицу.
Другие исследования показали, что в каждом атоме количество протонов равняется количеству электронов, а также, что масса атома водорода в 1836 раз больше массы электрона и отсюда напрашивался вывод, что электроны составляют мизерную долю всей массы атома. На основании данного факта появлялись разные модели атомов, которые постоянно менялись и совершенствовались.
Позже, после того как учёные смогли понять зависимость между порядковым номером в периодической таблице и зарядом элемента, стали заметны нестыковки между зарядом и массой атомов, которую сейчас называют нуклонным числом, и которая оказалась в среднем вдвое больше, чем должна была быть. Тогда и появилась теория о частице, которая не имеет заряда, но имеет массу близкую или такую же, как у протона. Она получила название нейтрон.
В 1932 году Джеймс Чедвик обнаружил нейтрон, третий недостающий элемент атома, который по массе был максимально близок к протону как и предсказывалось ранее. Количество нейтронов в ядрах исследуемых атомов в основном было равным числу протонов или отличалось на единицу, тоже как и предсказывалось. Так как протонов в атоме столько же сколько и электронов и они вместе с нейтронами составляют практически всю массу атома, то мы можем из массового числа исключить количество протонов и узнать сколько у нас в ядре нейтронов.
Конечно, электроны, протоны и нейтроны не стоит сводить к виду неделимых шариков, их структура намного сложнее, но это уже тема для отдельной статьи, которая выйдет, если вам понравится данная статья.
Автор: Владислав Кигим. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.