ЧАСТЬ 3. СТРОЕНИЕ АТОМОВ. СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О СТРОЕНИИ МИРА
Выше мы рассмотрели строение молекулы сахара и её составляющих – атомов кислорода, углерода и водорода. Молекулы состоят из атомов. Атомы состоят из «трёх китов» – ПРОТОНА, НЕЙТРОНА И ЭЛЕКТРОНА. Исключением является лишь атом водорода, состоящий только из «двух китов»: протона и электрона. Он устойчив на «двух китах» поскольку появился первым из атомов в процессе рождения Вселенной. А все остальные атомы произошли от него. Но об этом попозже.
Все другие атомы состоят из трёх китов. Например, атом алюминия содержит в ядре 13 протонов и 14 нейтронов, а вокруг движутся 13 электронов. Атом железа имеет 26 протонов и 30 нейтронов, вокруг атома движутся 26 электронов. Атом золота имеет 79 протонов, 118 нейтронов и 79 электронов и т. д. Но в каком порядке, по каким законам соединяются эти частички?
Количество протонов в ядре определяют элемент. Алюминий и потому алюминий, что в ядре 13 протонов, а золото потому и золото, что в ядре 79 протонов. Окажись одним больше – это ртуть, и никакое ни золото! Всё, ртуть! Грустно? А окажись одним меньше – это платина! Радостно? Ну как-то так. Атомы с одинаковым количеством протонов представляют собой один элемент.
Количество электронов ВСЕГДА численно равно количеству протонов.
Количество нейтронов может быть различно. Они связывают протоны, чтоб не распались. Поэтому элементы и могут существовать. По каким правилам определяется это число, не знают толком даже ядерные физики. Но для нас важно, что при одних количествах атомы могут существовать бесконечно (стабильны), при других распадаются через какое-то время, при третьих существование атома невозможно. Например, существующий на Земле кислород состоит почти целиком из атомов с 8-я нейтронами. Он стабилен. Но есть атомы с 9-ю нейтронами. Он также стабилен. Его всего 0,04% по отношению ко всем атомам кислорода. Есть и с 10-ю нейтронами. Его 0,20%. Но получены искусственно атомы кислорода, содержащие от 3 до 20 нейтронов. Все они нестабильны. Самый долгоживущий имеет 7 нейтронов живёт около 120 секунд, не долгоживущий имеет 3 нейтрона и живёт чуть дольше 10-22 секунды. Это разные атомы, но представляют один элемент: КИСЛОРОД. Подобно и другие элементы могут быть представлены разными атомами.
Сумма количества протонов и нейтронов называется массовым числом. Поскольку электроны, как говорилось, имеют намного меньшую массу, то они не предопределяют массу атомов. Но массовое число, это количество протонов и нейтронов, но никак не масса атома. За единицу измерения масс атомов (и молекул) принимают массу 1/12 атома углерода с шестью нейтронами. Она равна 1,66·10-27 кг, называется атомная единица массы (а. е. м.), иногда называется углеродная единица (у. е.), иногда Дальтон (Да), в честь известного учёного. Аргументируется это тем, что углерод содержится в большинстве объектов, и потому это очень удобно. Мне это непонятно, я бы принят за единицу массу самого легкого атома, атома водорода. Но это правило установлено задолго до моего рождение, меня забыли спросить, поэтому пусть так и остаётся.
И протоны, и нейтроны иногда называют обобщающе: нуклонами. Масса нуклона примерно равна 1 у. е.; примерная масса атома определяется массовым числом атома. Например, массовое число атома водорода равно 1, а его масса 1, 0079 у. е., атом золота со 118 нейтронами и массовым числом 197 имеет массу 196,96657 у. е.
Атомы разных элементов с одинаковым массовым числом называют изобарами, атомы одного элемента с разным числом нейтронов – изотопами.
Количество элементов безгранично в теории и не безгранично на самом деле: ядра с очень большим числом протонов не бывают стабильными. Взглянем на таблицу Менделеева. Последний стабильный элемент – висмут (ядро атома с числом протонов 83). Ядра с большим числом протонов могут существовать какое-то время, от долей секунды до миллиарда лет, но затем всё равно распадаются. Таким образом, в таблице Менделеева представлены элементы, которые образуют атомы, из которых состоит материя, из которой состоит наша планета, наша галактика, наша Вселенная, всё мироздание! Из неё состоим и мы.
#строение атома #таблица менделеева #молекула #атом #строение мира #мировоздание
