Всё состоит из частиц. Даже квантовая физика, которая любит мудрить и описывать всё через "всяческие вероятности" вполне признаёт, что есть некоторые "субстанции" (будь-то энергетические или материальные), которые уместно именовать частицами.
При этом атомы разных химических элементов отличаются друг от друга. Частенько на этом вопросе подлавливают в школьном курсе физики, когда спрашивают одинаковые ли атомы у разных химических элементов. Всегда кажется, что все атомы одинаковые. Но это совсем не так - они отличаются друг от друга количеством электронов, нейтронов и протонов. И это мы ещё на уровень кварков не лезем. Но пока это и не требуется.
Есть у атомов нечто общее. Все они состоят из субатомных частичек. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Вокруг всего этого безобразия располагаются электроны. При этом вот тут то уже можно сказать, что протоны, нейтроны и электроны, из которых состоит ядро, одинаковые. Как тогда получаются разные свойства? Неужели играет роль только количество субатомных частичек? Выходит, что если построить стену из 50 кирпичей или из 100 таких же, то свойства стенки будут разными?
Самое ужасное, что да! Если строить стенку из одного слоя кирпичей и просто сделать её разной высоты в разных случаях, то разительного отличия не обнаружить (да и то чем выше стена, тем легче сдуть её ветром 😁). Зато вот если сделать её двухслойной, то механические свойства будут отличаться вполне ощутимо.
Каждый элемент определяется количеством протонов в ядре его атомов, известным как атомный номер. Это фундаментальное свойство определяет идентичность элемента и отличает его от других элементов.
Разное количество протонов влияет на разное количество энергии, которое может быть использовано при взаимодействиях.
Логика банально простая - больше протонов объединились, сложнее их сломать-оторвать. Правда до некоторого предела. Так можно и до радиоактивных элементов дойти. Там эффект обратный и сил взаимодействия не хватает для удержания структуры атома. Связь в атоме напрямую определяет буквально ВСЕ свойства и химическую активность.
Играет роль и поведение электронов. Количество и распределение электронов в энергетических оболочках влияют на реакционную способность элемента, склонность к связыванию и другие свойства. Валентные электроны в первую очередь ответственны за химическое поведение элемента и взаимодействие с другими элементами. Количество и наличие валентных электронов определяют способность элемента образовывать связи и участвовать в химических реакциях. И пусть эта логика устаревшая, но как модель она вполне подходит.
В общем-то, мы уже вывели простую закономерность - число субатомных частиц принципиальным образом определяет свойства атома.
Но почему так получается, что из одинаковых протонов (и прочих субатомных частиц) может получиться, например, водород, а может и уран? Почему в одном случае объединяются 2 протона, а в другом - 200 протонов?
Давайте вспомним, как вообще соединены друг с другом протоны. Тут сильное взаимодействие. Для того, чтобы реализовать его на практике, нужны "волшебные условия". Про специфику сильного взаимодействия и его природу поговорим в отдельных статьях, а пока кратенько и тезисно.
Для соединения протонов в ядро нужен тот самый термоядерный синтез, который уже долгое время пытаются повторить на практике. Японцы вон уже сотни токамаков построили, чтобы плазму удерживать. Условия для синтеза (соединения протонов друг с другом) не так просто и повторить. Если сильно упростить понимание вопроса, то разное количество протонов ухитрились склеиться друг с другом при благоприятных для этого условиях при тех или иных Вселенских процессах. Просто так протоны не соединяются друг с другом и реализовать контролируемо на Земле такое пока не выходило.
Отсюда логично следует, что если при условиях термоядерного синтеза склеились 10 протонов, то элемент получил одни свойства. Если же протонов оказалось 20 - то другие. Весь этот винегрет приправляется электронами и нейтронами. Но общая логика такая. Именно так из одинаковых субатомных частичек получаются разные элементы с разными свойствами.
П.с. Уместно добавить, что в виду обнаружения большого количества субатомных частиц, свойства могут диктовать и прочие пока ещё мало изученные частички в строении атома и самого протона. При детально рассмотрении может оказаться, что протоны вовсе и не одинаковые! Но пока положено рассматривать их как одинаковые.
⚡ Подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи!!!
👉💖 Ставьте лайки материалу, чтобы поддержать проект. Это правда поможет развитию 👍
✅ Подписывайтесь и обязательно читайте статьи целиком!
👉 Тут есть побольше всего интересного