Energijska raven atoma: struktura in prehodi

Danes vam bomo povedali, kakšna je energijska raven atoma, ko se oseba srečuje s tem pojmom in kje se uporablja.

Šolska fizika

Ljudje se prvič srečujejo z naravoslovnimi znanostmi v šoli. In če v sedmem letu izobraževanja otroci še vedno najdejo novo znanje o biologiji in kemiji zanimivo, potem se v starejših razredih začnejo strahovati. Ko nastopi prelom atomske fizike, lekcije o tej disciplini že navdihujejo le odzivanje na nerazumljive probleme. Vendar pa je treba spomniti, da so vsa odkritja, ki so zdaj postala dolgočasne šolske vsebine, ne-trivialna zgodba in celoten arzenal uporabnih aplikacij. Če želite izvedeti, kako deluje svet, kako odpreti kovček z nekaj zanimivega znotraj: vedno želite najti skrivni predel in odkriti še drug zaklad. Danes bomo povedali o enem od osnovnih atomski fizika, struktura snovi.

Neločljivo, sestavljeno, kvantno

Iz antičnega grškega jezika je beseda "atom" prevedena kot "nedeljiva, najmanj". Ta ideja je posledica zgodovine znanosti. Nekateri starodavni Grki in Indijanci so verjeli, da vse na svetu sestavljajo najmanjši delci.

V sodobni zgodovini eksperimenti v kemiji so bili proizvedeni veliko prej kot fizične raziskave. Znanstveniki iz sedemnajstega in osemnajstega stoletja so delali predvsem za povečanje vojaške moči države, kralja ali vojvode. In da bi ustvarili eksplozive in smodnik, je bilo treba razumeti, iz česa so sestavljeni. Zato so raziskovalci ugotovili, da nekaterih elementov ni mogoče ločiti od določene ravni. Zato obstajajo najmanjši nosilci kemičnih lastnosti.

Ampak oni so bili narobe. Atom se je izkazal kot sestavljeni delec, njegova sposobnost spremembe pa je kvantne narave. To tudi kažejo prehode atomov energije.

Pozitivni in negativni

V poznem devetnajstem stoletju so se znanstveniki približali preučevanju najmanjših delcev snovi. Na primer, bilo je jasno: atom vsebuje pozitivno in negativno napolnjene komponente. Ampak atomska struktura ni bilo znano: lokacija, interakcija, razmerje med težo njegovih elementov je ostalo skrivnost.

Rutherford je postavil eksperiment o razpršitvi alfa delcev s tankim zlata folija. Ugotovil je, da v središču atoma obstajajo težki pozitivni elementi, na robovih pa so zelo negativni. Zato nosilci različnih stroškov so delci, ki niso podobni drug drugemu. To je pojasnilo naboj atomov: lahko mu dodate element ali ga izbrišete. Ravnotežje, ki je ohranjalo nevtralnost celotnega sistema, je bilo kršeno in atom je pridobil dajatev.

Elektroni, protoni, nevtroni

Kasneje je bilo ugotovljeno, da so lahki negativni delci elektroni, in težko pozitivno jedro sestavljajo dve vrsti nukleonov (protoni in nevtroni). Protoni so se razlikovali od nevtronov le v tem, da so bili prvi pozitivno obremenjeni in težki, slednji pa so bili le masni. Spreminjanje sestave in polnjenja jedra je težko: potrebuje neverjetno energijo. Toda atom atomov je veliko lažje razdeljen. Obstaja več elektronegativnih atomov, ki imajo večjo verjetnost, da "vzamejo" elektron in manj elektronegativ, ki ga bo "dala". Torej se oblikuje naboj atomov: če so elektroni presežni, potem je negativen in če je napaka pozitivna.

Dolgo življenje vesolja

Toda takšna struktura atoma je zmedla znanstvenike. Po klasični fiziki, ki je prevladovala v teh dneh, je moral elektron, ki se je gibal okoli jedra, stalno oddajati elektromagnetne valove. Ker ta proces pomeni izgubo energije, bi vsi negativni delci kmalu izgubili hitrost in padli na jedro. Vendar pa je vesolje obstajalo že zelo dolgo, vendar še ni bilo svetovne katastrofe. Paradoks prehlada je bil pivovarjal.

Plakati iz Bore

Postulat Bohr bi lahko razložil neskladje. Potem so bili samo izjave, skočili v neznano, ki niso bili podprti s preračunami ali teorijo. V skladu s postulati so v atomu raven energije elektrona. Vsaka negativno nabita delčnost bi lahko bila le na teh ravneh. Prehod med orbitalami (tako imenovane ravni) se doseže s skoki, medtem ko se kvant elektromagnetne energije oddaja ali absorbira.

Kasneje je Planckov odkritje kvanta pojasnil to vedenje elektronov.

Svetloba in Atom

Količina energije, potrebna za prehod, je odvisna od razdalje med nivoji energije atomov. Čim bolj so med seboj, večji je kvant, ki ga je mogoče ekstrahirati ali absorbirati.

Kot veste, svetloba - to je kvantni del elektromagnetnega polja. Tako, ko en atom v atomu prehaja od višjega do nižjega nivoja, ustvarja svetlobo. V tem primeru deluje tudi obratno pravo: ko elektromagnetni val pade na predmet, vzbudi svoje elektrone in se prenese na višjo orbitalno enoto.

Poleg tega so ravni energije atomov posamezne za vsako vrsto kemijskega elementa. Vzorec razdalj med orbitali se razlikuje za vodik in zlato, volfram in baker, brom in žveplo. Zato analiza emisijskih spektrov vsakega predmeta (vključno z zvezdami) enolično določa, katere snovi in ​​v kakšnih količinah je prisotna.

Ta metoda se pogosto uporablja. Uporablja se spektralna analiza:

• v forenziki;
• pri nadzoru kakovosti hrane in vode;
• v proizvodnji blaga;
• pri ustvarjanju novih materialov;
• izboljšanje tehnologije;
• v znanstvenih poskusih;
• v študiji zvezd.

Ta seznam le približno kaže, kako koristno je bilo odkrivanje elektronskih ravni v atomu. Elektronske ravni so najmočnejše, največje. Obstajajo manjše vibracijske in še finše rotacijske ravni. Vendar so pomembni samo za kompleksne spojine - molekule in trdne snovi.

Povedati je treba, da struktura jedra do konca ni raziskana. Na primer, ni odgovora na vprašanje, zakaj točno določeno število nevtronov ustreza določenemu številu protonov. Znanstveniki nakazujejo, da atomsko jedro vsebuje tudi nekakšen analog elektronskih nivojev. Vendar to še ni bilo dokazano.