Visa materija susideda iš elementų. Bet kodėl viskas aplink mus taip skiriasi? Atsakymas susijęs su mažomis dalelėmis. Jie vadinami protonais. Skirtingai nuo elektronų, kurie turi neigiamą krūvį, šios elementarios dalelės turi teigiamą krūvį. Kas yra šios dalelės ir kaip jos veikia?
Protonai visur
Kuri elementarioji dalelė turi teigiamą krūvį? Viskas, ką galima paliesti, pamatyti ir apčiuopti, yra sudaryta iš atomų, mažiausių statybinių blokelių, sudarančių kietąsias medžiagas, skysčius ir dujas. Jie per maži, kad būtų galima atidžiau pažvelgti į juos, tačiau jie sudaro tokius dalykus kaip jūsų kompiuteris, vanduo, kurį geriate, ir net oras, kuriuo kvėpuojate. Yra daugybė atomų tipų, įskaitant deguonį, azotą ir geležį. Kiekvienas iš šių tipų vadinamas elementais.
Kai kurios iš jų yra dujos (deguonis). Nikelio elementas yra sidabro spalvos. Yra ir kitųypatybės, išskiriančios šias mažas daleles viena nuo kitos. Kuo šie elementai iš tikrųjų skiriasi? Atsakymas paprastas: jų atomai turi skirtingą protonų skaičių. Ši elementarioji dalelė turi teigiamą krūvį ir yra atomo centre.
Visi atomai yra unikalūs
Atomai yra labai panašūs, tačiau dėl skirtingo protonų skaičiaus jie yra unikalus elemento tipas. Pavyzdžiui, deguonies atomai turi 8 protonus, vandenilio atomai – tik 1, o aukso atomai – 79. Apie atomą galite daug pasakyti vien suskaičiavę jo protonus. Šios elementarios dalelės yra pačiame branduolyje. Iš pradžių manyta, kad tai pagrindinė dalelė, tačiau naujausi tyrimai parodė, kad protonai susideda iš mažesnių ingredientų, vadinamų kvarkais.
Kas yra protonas?
Kuri elementarioji dalelė turi teigiamą krūvį? Tai yra protonas. Tai yra subatominės dalelės, esančios kiekvieno atomo branduolyje, pavadinimas. Tiesą sakant, protonų skaičius kiekviename atome yra atominis skaičius. Dar visai neseniai ji buvo laikoma pagrindine dalele. Tačiau naujos technologijos leido atrasti, kad protoną sudaro mažesnės dalelės, vadinamos kvarkais. Kvarkas yra pagrindinė materijos dalelė, kuri buvo atrasta tik neseniai.
Iš kur atsiranda protonai?
Elementarioji dalelė su teigiamu krūviu,vadinamas protonu. Šie elementai gali susidaryti dėl nestabilių neutronų atsiradimo. Po maždaug 900 sekundžių neutronas, atsimušęs nuo branduolio, suskaidys į kitas elementarias atomo daleles: protoną, elektroną ir antineutriną.
Skirtingai nei neutronas, laisvasis protonas yra stabilus. Kai laisvieji protonai sąveikauja vienas su kitu, jie sudaro vandenilio molekules. Mūsų saulė, kaip ir daugelis kitų visatos žvaigždžių, daugiausia yra vandenilis. Protonas yra mažiausia elementarioji dalelė, kurios krūvis yra +1. Elektrono krūvis yra -1, o neutronas visai neturi.
Subatominės dalelės: vieta ir krūvis
Elementams būdinga jų atominė struktūra, susidedanti iš subatominių elementariųjų dalelių: protonų, neutronų ir elektronų. Pirmosios dvi grupės yra atomo branduolyje (centre) ir jų masė yra viena atominė masė. Elektronai yra už branduolio ribų, zonose, vadinamose „apvalkalais“. Jie beveik nieko nesveria. Skaičiuojant atominę masę, dėmesys kreipiamas tik į protonus ir neutronus. Atomo masė yra jų suma.
Susumavus visų molekulėje esančių atomų atominę masę, galima įvertinti molekulinę masę, kuri išreiškiama atominės masės vienetais (vadinamais d altonais). Kiekviena sunkioji dalelė (neutronas, protonas) sveria vieną atominę masę, todėl helio atomas (He), kuristuri du protonus, du neutronus ir du elektronus, sveria apie keturis atominės masės vienetus (du protonai plius du neutronai). Be vietos ir masės, kiekviena subatominė dalelė turi savybę, vadinamą „įkrovimu“. Jis gali būti „teigiamas“arba „neigiamas“.
Elementai, turintys tą patį krūvį, yra linkę atspindėti vienas kitą, o objektai su priešingais krūviais yra linkę vienas kitą traukti. Kokia elementarioji dalelė turi teigiamą krūvį? Tai yra protonas. Neutronai apskritai neturi krūvio, o tai suteikia branduoliui bendrą teigiamą krūvį. Kiekvienas elektronas turi neigiamą krūvį, kurio stiprumas lygus teigiamam protono krūviui. Branduolio elektronai ir protonai traukia vienas kitą, ir tai jėga, kuri laiko atomą kartu, panaši į gravitacijos jėgą, kuri išlaiko Mėnulį orbitoje aplink Žemę.
Stabili subatominė dalelė
Kuri elementarioji dalelė turi teigiamą krūvį? Atsakymas žinomas: protonas. Be to, jis yra lygus elektrono vienetiniam krūviui. Tačiau jo masė ramybės būsenoje yra 1,67262 × 10-27 kg, o tai yra 1836 kartus didesnė už elektrono masę. Protonai kartu su elektriškai neutraliomis dalelėmis, vadinamomis neutronais, sudaro visus atomų branduolius, išskyrus vandenilį. Kiekvienas tam tikro cheminio elemento branduolys turi tiek pat protonų. Šio elemento atominis skaičius lemia jo vietą periodinėje lentelėje.
Protono atradimas
Teigiamą krūvį turinti elementarioji dalelė yra protonas, kurio atradimas datuojamas ankstyviausiais atominės sandaros tyrimais. Tiriant jonizuotų dujų atomų ir molekulių srautus, iš kurių buvo pašalinami elektronai, buvo nustatyta teigiama dalelė, masė lygi vandenilio atomui. Ernestas Rutherfordas (1919) parodė, kad azotas, bombarduojamas alfa dalelėmis, išskiria tai, kas atrodo kaip vandenilis. Iki 1920 m. jis iš vandenilio branduolių išskyrė elementariąją dalelę ir pavadino ją protonu.
Didelės energijos dalelių fizikos tyrimai XX amžiaus pabaigoje pagerino struktūrinį supratimą apie protono prigimtį subatominių dalelių grupėje. Buvo įrodyta, kad protonai ir neutronai yra sudaryti iš mažesnių dalelių ir yra klasifikuojami kaip barionai – dalelės, sudarytos iš trijų elementarių medžiagos vienetų, žinomų kaip kvarkai.
Subatominė dalelė: link didžiulės vieningos teorijos
Atomas yra maža materijos dalis, kuri yra specifinis elementas. Kurį laiką buvo manoma, kad tai yra mažiausia materija, kuri gali egzistuoti. Tačiau XIX amžiaus pabaigoje ir XX amžiaus pradžioje mokslininkai išsiaiškino, kad atomai susideda iš tam tikrų subatominių dalelių ir kad nesvarbu, kuris elementas, tos pačios subatominės dalelės sudaro atomą. Skirtingų subatominių dalelių skaičius yra vienintelis dalykas, kuris keičiasi.
Mokslininkai dabar pripažįsta, kad yra daug subatominių dalelių. Tačiau norint, kad chemija būtų sėkminga, iš tikrųjų reikia susidoroti tik su trimis pagrindiniais dalykais: protonais, neutronais ir elektronais. Medžiaga gali būti elektriškai įkrauta vienu iš dviejų būdų: teigiama arba neigiama.
Kaip vadinama elementarioji dalelė su teigiamu krūviu? Atsakymas paprastas: protonas, tai jis turi vieną teigiamo krūvio vienetą. Ir dėl neigiamai įkrautų elektronų pats atomas yra neutralus. Kartais kai kurie atomai gali įgyti arba prarasti elektronus ir įgyti krūvį. Šiuo atveju jie vadinami jonais.
Elementariosios atomo dalelės: sutvarkyta sistema
Atomas turi sistemingą ir tvarkingą struktūrą, kuri užtikrina stabilumą ir yra atsakinga už visas materijos savybes. Šių subatominių dalelių tyrimas buvo pradėtas daugiau nei prieš šimtą metų, o dabar apie jas jau žinome daug. mokslininkai nustatė, kad didžioji atomo dalis yra tuščia ir retai apgyvendinta „elektronų“. Tai yra neigiamo krūvio lengvosios dalelės, kurios sukasi aplink centrinę sunkiąją dalį, kuri sudaro 99,99% visos atomo masės. Išsiaiškinti elektronų prigimtį buvo lengviau, tačiau atlikus daugybę išradingų tyrimų paaiškėjo, kad branduolyje yra teigiamų protonų ir neutralių neutronų.
Kiekvienas visatos vienetas sudarytas iš atomų
Svarbiausia suprasti daugumą materijos savybių yra tai, kad kiekvienas mūsų visatos vienetas yra sudarytas iš atomų. Gamtoje yra 92 atomų tipai, kurie sudaro molekules, junginius ir kitas medžiagas, kad sukurtų sudėtingą mus supantį pasaulį. Nors pavadinimas „atomas“buvo kilęs iš graikų kalbos žodžio átomos, reiškiančio „nedalomas“, šiuolaikinė fizika parodė, kad tai nėra galutinis medžiagos statybinis blokas ir iš tikrųjų „dalijasi“į subatomines daleles. Jie yra tikri pagrindiniai subjektai, sudarantys visą pasaulį.
