Preguntas "¿En qué consiste la materia?", "¿Cuál es la naturaleza de la materia?" siempre ha ocupado a la humanidad. Desde la antigüedad, los filósofos y científicos han estado buscando respuestas a estas preguntas, creando teorías e hipótesis tanto realistas como completamente asombrosas y fantásticas. Sin embargo, hace literalmente un siglo, la humanidad estuvo lo más cerca posible de desentrañar este misterio al descubrir la estructura atómica de la materia. Pero, ¿cuál es la composición del núcleo de un átomo? ¿De qué está hecho?
De la teoría a la realidad
A principios del siglo XX, la estructura atómica había dejado de ser sólo una hipótesis, para convertirse en un hecho absoluto. Resultó que la composición del núcleo de un átomo es un concepto muy complejo. Contiene cargas eléctricas. Pero surgió la pregunta: ¿la composición del átomo y del núcleo atómico incluyen diferentes cantidades de estas cargas o no?
Modelo planetario
Inicialmente, se pensaba que el átomo estaba construido de manera muy parecida a nuestro sistema solar. Sin embargoRápidamente resultó que esta visión no era del todo correcta. El problema de una transferencia puramente mecánica de la escala astronómica de la imagen a un área que ocupa millonésimas de milímetro ha llevado a un cambio significativo y dramático en las propiedades y cualidades de los fenómenos. La principal diferencia eran las leyes y reglas mucho más estrictas por las que se construye el átomo.
Desventajas del modelo planetario
En primer lugar, dado que los átomos del mismo tipo y elemento deben ser exactamente iguales en términos de parámetros y propiedades, las órbitas de los electrones de estos átomos también deben ser las mismas. Sin embargo, las leyes del movimiento de los cuerpos astronómicos no podían dar respuesta a estas preguntas. La segunda contradicción radica en que el movimiento de un electrón a lo largo de la órbita, si se le aplican leyes físicas bien estudiadas, necesariamente debe ir acompañado de una liberación permanente de energía. Como resultado, este proceso conduciría al agotamiento del electrón, que finalmente se extinguiría e incluso caería en el núcleo.
Estructura de onda madrey
En 1924, el joven aristócrata Louis de Broglie propuso una idea que cambió las ideas de la comunidad científica sobre temas como la estructura del átomo, la composición de los núcleos atómicos. La idea era que un electrón no es solo una bola en movimiento que gira alrededor del núcleo. Esta es una sustancia borrosa que se mueve de acuerdo con leyes que se asemejan a la propagación de ondas en el espacio. Rápidamente, esta idea se extendió al movimiento de cualquier cuerpo enen general, explicando que notamos solo un lado de este mismo movimiento, pero el segundo no se manifiesta realmente. Podemos ver la propagación de las ondas y no notar el movimiento de la partícula, o viceversa. De hecho, ambos lados del movimiento siempre existen, y la rotación de un electrón en órbita no es solo el movimiento de la carga en sí, sino también la propagación de las ondas. Este enfoque es fundamentalmente diferente del modelo planetario previamente aceptado.
Fundamentos elementales
El núcleo de un átomo es el centro. Los electrones giran a su alrededor. Todo lo demás está determinado por las propiedades del núcleo. Es necesario hablar sobre un concepto como la composición del núcleo de un átomo desde el punto más importante: desde la carga. Un átomo contiene un cierto número de electrones que llevan una carga negativa. El núcleo en sí tiene una carga positiva. De esto podemos sacar ciertas conclusiones:
- Un núcleo es una partícula con carga positiva.
- Alrededor del núcleo hay una atmósfera pulsante creada por cargas.
- Es el núcleo y sus características las que determinan el número de electrones en un átomo.
Propiedades del núcleo
Cobre, vidrio, hierro, madera tienen los mismos electrones. Un átomo puede perder un par de electrones o incluso todos. Si el núcleo permanece cargado positivamente, entonces puede atraer la cantidad correcta de partículas cargadas negativamente de otros cuerpos, lo que le permitirá sobrevivir. Si un átomo pierde un cierto número de electrones, entonces la carga positiva en el núcleo será mayor que el resto de las cargas negativas. ENEn este caso, todo el átomo adquirirá un exceso de carga y se le puede llamar ion positivo. En algunos casos, un átomo puede atraer más electrones y luego se cargará negativamente. Por lo tanto, se le puede llamar un ion negativo.
¿Cuánto pesa un átomo?
La masa de un átomo está determinada principalmente por el núcleo. Los electrones que componen el átomo y el núcleo atómico pesan menos de una milésima parte de la masa total. Dado que la masa se considera una medida de la reserva de energía que tiene una sustancia, este hecho se considera increíblemente importante cuando se estudia una cuestión como la composición del núcleo atómico.
Radiactividad
Las preguntas más difíciles surgieron después del descubrimiento de los rayos X. Los elementos radiactivos emiten ondas alfa, beta y gamma. Pero tal radiación debe tener una fuente. Rutherford en 1902 demostró que tal fuente es el átomo mismo, o mejor dicho, el núcleo. Por otro lado, la radiactividad no es solo la emisión de rayos, sino también la conversión de un elemento en otro, con propiedades químicas y físicas completamente nuevas. Es decir, la radiactividad es un cambio en el núcleo.
¿Qué sabemos sobre la estructura nuclear?
Hace casi cien años, el físico Prout planteó la idea de que los elementos de la tabla periódica no son formas aleatorias, sino combinaciones de átomos de hidrógeno. Por lo tanto, se podría esperar que tanto las cargas como las masas de los núcleos se expresaran en términos de cargas enteras y múltiples del propio hidrógeno. Sin embargo, esto no es del todo cierto. Al estudiar las propiedades de los átomosnúcleos con la ayuda de campos electromagnéticos, el físico Aston estableció que los elementos cuyos pesos atómicos no eran números enteros y múltiplos, de hecho, son una combinación de diferentes átomos, y no una sustancia. En todos los casos en que el peso atómico no es un número entero, observamos una mezcla de diferentes isótopos. ¿Lo que es? Si hablamos de la composición del núcleo de un átomo, los isótopos son átomos con la misma carga, pero con diferente masa.
Einstein y el núcleo del átomo
La teoría de la relatividad dice que la masa no es una medida por la cual se determina la cantidad de materia, sino una medida de la energía que posee la materia. En consecuencia, la materia puede medirse no por su masa, sino por la carga que la constituye y la energía de la carga. Cuando una misma carga se acerca a otra igual, la energía aumentará, en caso contrario disminuirá. Esto, por supuesto, no significa un cambio en la materia. En consecuencia, desde esta posición, el núcleo de un átomo no es una fuente de energía, sino un residuo después de su liberación. Entonces hay cierta contradicción.
Neutrones
Los Curie, al ser bombardeados con partículas alfa de berilio, descubren unos rayos incomprensibles que, al chocar con el núcleo de un átomo, lo repelen con gran fuerza. Sin embargo, son capaces de atravesar un gran espesor de materia. Esta contradicción se resolvió por el hecho de que la partícula dada resultó tener una carga eléctrica neutra. En consecuencia, se le llamó el neutrón. Gracias a más investigaciones, resultó que la masa del neutrón es casi la misma que la del protón. En términos generales, el neutrón y el protón son increíblemente similares. con considerarA partir de este descubrimiento fue definitivamente posible establecer que la composición del núcleo de un átomo incluye tanto protones como neutrones, y en cantidades iguales. Poco a poco todo encajó en su lugar. El número de protones es el número atómico. El peso atómico es la suma de las masas de los neutrones y los protones. Un isótopo también se puede llamar un elemento en el que la cantidad de neutrones y protones no será igual entre sí. Como se discutió anteriormente, en tal caso, aunque el elemento sigue siendo esencialmente el mismo, sus propiedades pueden cambiar sustancialmente.
