Pertanyaan "Terdiri dari apakah materi?", "Apa sifat materi?" selalu menduduki umat manusia. Sejak zaman kuno, para filsuf dan ilmuwan telah mencari jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini, menciptakan teori dan hipotesis yang realistis dan benar-benar menakjubkan dan fantastis. Namun, secara harfiah seabad yang lalu, umat manusia datang sedekat mungkin untuk mengungkap misteri ini dengan menemukan struktur atom materi. Tapi apa komposisi inti atom? Terbuat dari apa semuanya?
Dari teori ke kenyataan
Pada awal abad kedua puluh, struktur atom tidak lagi menjadi hipotesis, tetapi telah menjadi fakta mutlak. Ternyata susunan inti atom merupakan konsep yang sangat kompleks. Ini mengandung muatan listrik. Namun timbul pertanyaan: apakah komposisi atom dan inti atom mengandung jumlah muatan yang berbeda atau tidak?
Model Planet
Awalnya, atom dianggap sangat mirip dengan tata surya kita. NamunDengan cepat ternyata pandangan ini tidak sepenuhnya benar. Masalah transfer skala astronomis gambar yang murni mekanis ke area yang menempati sepersejuta milimeter telah menyebabkan perubahan yang signifikan dan dramatis dalam sifat dan kualitas fenomena. Perbedaan utamanya adalah hukum dan aturan yang jauh lebih ketat yang digunakan untuk membuat atom.
Kekurangan model planet
Pertama, karena atom dari jenis dan unsur yang sama harus persis sama dalam hal parameter dan sifat, orbit elektron dari atom-atom ini juga harus sama. Namun, hukum gerak benda-benda astronomi tidak dapat memberikan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini. Kontradiksi kedua terletak pada kenyataan bahwa pergerakan elektron di sepanjang orbit, jika hukum fisika yang dipelajari dengan baik diterapkan padanya, pasti harus disertai dengan pelepasan energi yang permanen. Akibatnya, proses ini akan menyebabkan penipisan elektron, yang pada akhirnya akan mati dan bahkan jatuh ke dalam inti.
Struktur gelombang indukdan
Pada tahun 1924, bangsawan muda Louis de Broglie mengajukan ide yang mengubah ide komunitas ilmiah tentang masalah seperti struktur atom, komposisi inti atom. Idenya adalah bahwa elektron bukan hanya bola bergerak yang berputar di sekitar nukleus. Ini adalah zat buram yang bergerak menurut hukum yang menyerupai perambatan gelombang di ruang angkasa. Cukup cepat, ide ini diperluas ke gerakan tubuh mana pun disecara umum, menjelaskan bahwa kita hanya memperhatikan satu sisi dari gerakan ini, tetapi yang kedua tidak benar-benar terwujud. Kita dapat melihat perambatan gelombang dan tidak memperhatikan pergerakan partikel, atau sebaliknya. Faktanya, kedua sisi gerak ini selalu ada, dan rotasi elektron di orbit tidak hanya pergerakan muatan itu sendiri, tetapi juga perambatan gelombang. Pendekatan ini pada dasarnya berbeda dari model planet yang diterima sebelumnya.
Yayasan dasar
Inti atom adalah pusatnya. Elektron berputar mengelilinginya. Segala sesuatu yang lain ditentukan oleh sifat-sifat inti. Penting untuk berbicara tentang konsep seperti komposisi inti atom dari titik terpenting - dari muatan. Sebuah atom mengandung sejumlah elektron yang membawa muatan negatif. Inti itu sendiri memiliki muatan positif. Dari sini kita dapat menarik kesimpulan tertentu:
- Inti adalah partikel bermuatan positif.
- Di sekitar inti adalah atmosfer berdenyut yang diciptakan oleh muatan.
- Ini adalah inti dan karakteristiknya yang menentukan jumlah elektron dalam atom.
Properti Kernel
Tembaga, kaca, besi, kayu memiliki elektron yang sama. Sebuah atom dapat kehilangan beberapa elektron atau bahkan semua. Jika nukleus tetap bermuatan positif, maka ia mampu menarik partikel bermuatan negatif dalam jumlah yang tepat dari benda lain, yang memungkinkannya bertahan. Jika sebuah atom kehilangan sejumlah elektron, maka muatan positif pada inti akan lebih besar daripada muatan negatif lainnya. PADADalam hal ini, seluruh atom akan memperoleh muatan berlebih, dan itu bisa disebut ion positif. Dalam beberapa kasus, sebuah atom dapat menarik lebih banyak elektron, dan kemudian menjadi bermuatan negatif. Oleh karena itu, dapat disebut ion negatif.
Berapa berat atom?
Massa atom sangat ditentukan oleh nukleus. Elektron yang membentuk atom dan inti atom beratnya kurang dari seperseribu massa total. Karena massa dianggap sebagai ukuran cadangan energi yang dimiliki suatu zat, fakta ini dianggap sangat penting ketika mempelajari pertanyaan seperti komposisi inti atom.
Radioaktivitas
Pertanyaan paling sulit muncul setelah penemuan sinar-X. Unsur radioaktif memancarkan gelombang alfa, beta, dan gamma. Tapi radiasi tersebut harus memiliki sumber. Rutherford pada tahun 1902 menunjukkan bahwa sumber seperti itu adalah atom itu sendiri, atau lebih tepatnya, nukleus. Di sisi lain, radioaktivitas tidak hanya emisi sinar, tetapi juga konversi satu elemen ke elemen lain, dengan sifat kimia dan fisik yang benar-benar baru. Artinya, radioaktivitas adalah perubahan inti.
Apa yang kita ketahui tentang struktur nuklir?
Hampir seratus tahun yang lalu, fisikawan Prout mengemukakan gagasan bahwa unsur-unsur dalam tabel periodik bukanlah bentuk acak, tetapi merupakan kombinasi dari atom hidrogen. Oleh karena itu, dapat diharapkan bahwa muatan dan massa inti akan dinyatakan dalam bilangan bulat dan muatan ganda hidrogen itu sendiri. Namun, ini tidak sepenuhnya benar. Dengan mempelajari sifat-sifat atominti dengan bantuan medan elektromagnetik, fisikawan Aston menetapkan bahwa unsur-unsur yang berat atomnya bukan bilangan bulat dan kelipatan, pada kenyataannya, adalah kombinasi dari atom yang berbeda, dan bukan satu zat. Dalam semua kasus di mana berat atom bukan bilangan bulat, kami mengamati campuran isotop yang berbeda. Apa itu? Jika kita berbicara tentang komposisi inti atom, isotop adalah atom dengan muatan yang sama, tetapi dengan massa yang berbeda.
Einstein dan inti atom
Teori relativitas mengatakan bahwa massa bukanlah ukuran yang menentukan jumlah materi, tetapi ukuran energi yang dimiliki materi. Dengan demikian, materi tidak dapat diukur dengan massa, tetapi dengan muatan yang menyusun materi ini, dan energi dari muatan tersebut. Ketika muatan yang sama mendekati muatan lain yang sama, energi akan meningkat, jika tidak maka akan berkurang. Ini, tentu saja, tidak berarti perubahan materi. Dengan demikian, dari posisi ini, inti atom bukanlah sumber energi, melainkan residu setelah pelepasannya. Jadi ada beberapa kontradiksi.
Neutron
The Curie, ketika dibombardir dengan partikel alfa berilium, menemukan beberapa sinar yang tidak dapat dipahami yang, bertabrakan dengan inti atom, menolaknya dengan kekuatan besar. Namun, mereka mampu melewati ketebalan materi yang besar. Kontradiksi ini diselesaikan oleh fakta bahwa partikel yang diberikan ternyata memiliki muatan listrik netral. Karenanya, itu disebut neutron. Berkat penelitian lebih lanjut, ternyata massa neutron hampir sama dengan massa proton. Secara umum, neutron dan proton sangat mirip. Dengan mempertimbangkanDari penemuan ini sangat mungkin untuk menetapkan bahwa komposisi inti atom mencakup proton dan neutron, dan dalam jumlah yang sama. Semuanya secara bertahap jatuh ke tempatnya. Jumlah proton adalah nomor atom. Berat atom adalah jumlah massa neutron dan proton. Isotop juga bisa disebut elemen di mana jumlah neutron dan proton tidak akan sama satu sama lain. Seperti dibahas di atas, dalam kasus seperti itu, meskipun elemen pada dasarnya tetap sama, sifat-sifatnya dapat berubah secara substansial.
