Razina energije atoma: struktura i prijelazi

Danas ćemo vam reći što je razina energije atoma, kada osoba susreće taj koncept i gdje se primjenjuje.

Fizika škole

Ljudi se prvi put susreću s prirodnim znanostima u školi. A ako u sedmoj godini obrazovanja djeca još uvijek pronađu nova znanja o biologiji i kemiji, onda se u starijim satima počnu bojati. Kad dođe skretanje atomske fizike, pouke o ovoj disciplini već nadahnjuju samo averziju neshvatljivih problema. Međutim, vrijedno je zapamtiti da su sva otkrića koja su postala dosadna škola, neobicna priča i cijeli arsenal korisnih aplikacija. Da biste saznali kako svijet radi, treba otvoriti kovčeg s nečim zanimljivim: uvijek želite pronaći tajni odjeljak i otkrijte još jedno blago. Danas ćemo govoriti o jednom od osnovnih koncept nuklearnog fizika, struktura materije.

Nedjeljiva, kompozitna, kvantna

Iz starohrvatskog jezika riječ "atom" prevodi se kao "nedjeljiva, najmanje". Ova ideja je posljedica povijesti znanosti. Neki drevni Grci i Indijanci vjerovali su da se sve na svijetu sastoji od najmanjih čestica.

U suvremenoj povijesti eksperimenti u kemiji bili su proizvedeni mnogo prije fizikalnih istraživanja. Znanstvenici iz sedamnaestog i osamnaestog stoljeća prvenstveno su radili na povećanju vojne moći zemlje, kralja ili kneza. I stvaranje eksploziva i baruta, bilo je potrebno razumjeti što se sastoje. Kao rezultat toga, istraživači su otkrili da se neki elementi ne mogu razdvojiti izvan određene razine. Stoga, postoje najmanje nositelji kemijskih svojstava.

Ali oni su bili u krivu. Otkriveno je da je atom složena čestica, a njegova sposobnost promjene je kvantne prirode. To je također naznačeno prijelazima razine atomske energije.

Pozitivan i negativan

Krajem devetnaestog stoljeća znanstvenici su se približili proučavanju najmanjih čestica materije. Na primjer, bilo je jasno: atomi sadrže i pozitivne i negativno nabijene komponente. ali atomska struktura bio nepoznat: mjesto, interakcija, omjer težine njegovih elemenata ostao je tajna.

Rutherford je postavio eksperiment na raspršivanje alfa čestica tankim zlatnu foliju. Ustanovio je da u središtu atoma postoje ozbiljni pozitivni elementi, a na rubovima se nalaze i vrlo slabi negativni elementi. Dakle, nositelji različitih naboja su čestice koje se ne podsjećaju jedna na drugu. To je objašnjavalo naboj atoma: oni bi se mogli dodati elementu ili izbrisati. Ravnoteža koja je održavala neutralnost cijelog sustava bila je povrijeđena, a atom je nabavio naboj.

Elektroni, protoni, neutroni

Kasnije je otkriveno: svjetlo negativne čestice su elektroni, a teška pozitivna jezgra sastoji se od dvije vrste nukleona (protona i neutrona). Proton se razlikovao od neutrona samo po tome što su bivši bili pozitivno nabijeni i teški, a potonji su imali samo masu. Promjena sastava i naboja jezgre je teška: potrebna je nevjerojatna energija. Ali atom elektrona puno je lakše podijeljen. Postoji više elektronegativnih atoma, koji imaju veću vjerojatnost da će "uzeti" elektron, a manje elektronegativni, koji će ga "dati". Dakle, naboj atoma je formiran: ako su elektroni viška, onda je negativan, i ako je kvar pozitivan.

Dug život svemira

Ali takva struktura atoma zbunjuje znanstvenike. Prema klasičnoj fizici koja je prevladala u tim danima, elektron, koji je nastavio kretati oko jezgre, morao je kontinuirano emitirati elektromagnetske valove. Budući da taj proces znači gubitak energije, sve negativne čestice uskoro će izgubiti brzinu i pasti na jezgru. Ipak, svemir je već dugo postojao, ali još uvijek nije postojala svjetska katastrofa. Paradoks previše stare tvari je piva.

Posterati Bore

Postulate Bohr je mogao objasniti nepodudarnost. Tada su bile samo izjave, skočile u nepoznato, koje nisu bile podržane računima ili teorijom. Prema postulatima, u atomu su postojale razina energije elektrona. Svaka negativno napunjena čestica može biti samo na tim razinama. Prijelaz između orbita (tzv. Razine) postiže se skakiranjem, a kvantna elektromagnetska energija se emitira ili apsorbira.

Kasnije, Planckovo otkriće kvantne objasnilo je ovo ponašanje elektrona.

Svjetlo i Atom

Količina energije potrebna za prijelaz ovisi o udaljenosti između razina energije atoma. Što su dalje međusobno, to je veći kvantni materijal koji se može izdvojiti ili apsorbirati.

Kao što znate, svjetlo - ovo je kvantna elektromagnetsko polje. Dakle, kada elektron u atomu prolazi od višeg do nižeg nivoa, stvara svjetlost. U ovom slučaju, inverzni zakon također djeluje: kada elektromagnetski val pada na objekt, potiče svoje elektrone i prelazi na veći orbital.

Osim toga, razina energije atoma je individualna za svaku vrstu kemijskog elementa. Oblik udaljenosti između orbita razlikuje se za vodik i zlato, volfram i bakar, brom i sumpor. Stoga, analiza emisijskih spektara bilo kojeg objekta (uključujući zvijezde) jedinstveno određuje koje su tvari iu kojim količinama prisutne.

Ova metoda je naširoko korištena. Koriste se spektralna analiza:

• u forenzici;
• u kontroli kvalitete hrane i vode;
• u proizvodnji robe;
• u stvaranju novih materijala;
• u poboljšanju tehnologije;
• u znanstvenim eksperimentima;
• u proučavanju zvijezda.

Ovaj popis prikazuje otprilike koliko je korisno otkriće elektroničkih razina u atomu. Elektroničke razine su najgori, najveći. Postoje manja vibracijska razina, čak i finije rotacije. Ali oni su relevantni samo za složene spojeve - molekule i krute tvari.

Treba reći da struktura jezgre nije istražena do kraja. Na primjer, nema odgovora na pitanje zašto točno određeni broj neutrona odgovara određenom broju protona. Znanstvenici sugeriraju da atomska jezgra također sadrži neku vrstu analoga elektronskih razina. Međutim, to još nije dokazano.