Cum atomo per saecula - pars 3

Rutherford exemplar planetarium atomi propius ad rem erat quam "pulmentum passae" Thomson. Vita tamen huius conceptus tantum per duos annos duravit, sed antequam de successore loqueretur, tempus est arcana atomica altera retexere.

1. Hydrogenium isotopes: prot et deuterii stabilis et tritium radioactivum (photo: BruceBlaus/Wikimedia Commons).

nuclei cadentem;

Detectio phaenomeni radioactivitatis, quae initium explicandi mysteria atomi notavit, initio fundamentum chemiae — legem periodicitatis minavit. Brevi tempore complures duodecim substantiae radioactivae notae sunt. Nonnulli eorum easdem proprietates chemicae habebant, quamquam diversae massae atomicae, aliae vero cum iisdem massis diversas proprietates habebant. Praeterea in area periodicae mensae, ubi ob pondus collocari debuerant, non satis fuit spatium vacuum ad omnia accommodanda. Mensa periodica ob defectum inventorum periit.

2. Replica of J.J. Thompson 1911 spectrometri massae (photo: Jeff Dahl/Wikimedia Commons)

atomicus nucleus

Hoc est 10-100 milia. tempore minor toto atomo. Si nucleus atomi hydrogenii ad magnitudinem globi cum diametro 1 cm augeretur et in centro campi eu positus esset, tunc electronicus (minor pinhead) circa metam esset. (supra 50 m).

Fere tota massa atomi in nucleum contrahitur, exempli gratia, pro auro fere 99,98%. Finge cubum huius metalli ponderantis 19,3 talenta. Omnis nuclei atomorum aurum totum volumen minus quam 1/1000 mm3 habent (pila cum diametro minus quam 0,1 mm). Ergo Atomum valde vacuum est. Lectores computare debent densitatem materiae basin.

Solutio huius problematis a Friderico Soddy inventa est anno 1910. Isotopes notionem introduxit, i.e. varietates eiusdem elementi quae in massa atomica sua differunt (1). Ita in dubium vocavit aliud postulatum Dalton - ab illo momento, elementum chemicum non amplius constare ex atomis eiusdem massae. Hypothesis isotopica, post confirmationem experimentalem (spectrographum massae, 1911), etiam effecit ad explicandas valores fractos massarum atomicarum quarumdam elementorum - pleraeque mixturae plurium isotoporum sunt, et nuclei massa is the average of the masses of all of them ponderati (2).

Kernel Components

Alius discipuli Rutherfordiae Henricus Moseley studuit X-radiis notis elementis anno 1913 emissis. Dissimilis spectris optici iuncta, spectrum X-radius valde simplex est - unumquodque elementum tantum duos aequalitates emittit, quarum aequalitates cum observatione nuclei atomici facile connectuntur.

3. Una e machinarum X-radiorum Moseley adhibita (photo: Magnus Manske/Wikimedia Commons)

Hoc effecit, primum realem numerum elementorum exsistentium exhibere, tum quot ex eis adhuc non sufficeret hiatus in tabula periodica explere (3).

Particula quae crimen positivum gerens dicitur proton (Greek proton = primus). Altera quaestio statim orta est. Massa protonis 1 unitatis proxime aequalis est. cum nuclei nuclei sodium cum crimine XI unitates habet massam XXIII unitates? Hoc idem utique fit in aliis elementis. Hoc significat quod aliae particulae in nucleo praesentes esse debent et crimen non habenti. Initio physici posuerunt has protonas cum electrons valde ligatas esse, sed in fine probatum est novam particulam apparuisse - neutron (latine neutrum = neutrum). Inventio huius particulae elementaris (lateres fundamentales quae omnem materiam vocant) anno 11 facta est ab Anglico Iacobo Chadwick physico.

Protona et neutrona in se invicem vertere possunt. Physici putant formas esse particulae nucleon appellatae (nucleus latinus = nucleus).

Cum nucleus simplicissimae isotopae hydrogenii protono sit, videri potest William Prout in hypothesi "hydrogenis" sua. nuclei constructione non nimium erravit (vide: "Atomum per aevum - pars 2"; "Iuvenis technicis" No. 8/2015). Initio etiam ambigua erant inter nomina proton et "proton".

4. Photocellus in fine - fundamentum laboris effectum photoelectricum (photo: Ies / Vicimedia Communia)

Non omnia licet

Exemplar Rutherfordiae in tempore apparentiae habuit "defectum congenitum". Secundum leges electronicodynamicorum Maxwell (confirmata radio radiophonicis iam eo tempore operante), electron in circulo movens undam electromagneticam radiare debet.

Sic industriam amittit, propter quam in nucleum cadit. Sub condicionibus normalibus, atomi non radiant (spectra ad calores incalescentes formantur) et calamitates atomicae non observantur (extimationis vita electronici minor est quam decies centena millia secunda).

Exemplar Rutherfordiae explicavit eventum particulae experimenti spargens, sed tamen realitati non respondet.

Anno 1913, homines "adsueti" eo ​​quod industria in microcosmo capta et missa non in aliqua quantitate, sed in portionibus, quanta appellatur. Max Planck hac ratione explicavit naturam spectris radiorum a corporibus calefactis (1900), et Albert Einstein (1905) secreta effectus photoelectrici, i.e., emissione electronum a metallis illustratis (4).

5. Diffractio imago electrons in tantalum oxydi crystalli structuram symmetricam demonstrat (photo: Sven.hovmoeller/Wikimedia Commons)

28 annos Danicus physicus Niels Bohr exemplar atomi Rutherfordi emendavit. Suadet electrons solum movere in orbitis certis conditionibus energiae occurrentibus. Praeterea electronica radiorum moventia non emittunt, et vis tantum absorbetur et emittitur cum inter orbes evitatur. Assumptiones physicae physicae contradicebant, sed eventus in fundamento (magnitudine atomi hydrogenii et longitudinis linearum spectri eius) evenit ut experimento consentaneum sit. natus est exemplar atomu.

Infeliciter, eventus tantum pro atomo hydrogenii validi fuerunt (sed omnes observationes spectralis non explicaverunt). Ad alia, calculus eventus non respondet rei. Sic physici nondum atomi theoricam formam habent.

Mysteria purgare coeperunt post undecim annos. Dissertatio medica doctoralis physici Gallici Ludwik de Broglie de decimis proprietatibus particularum materialium. Iam probatum est lucem illam, praeter notas typicas fluctuum (diffractionis, refractionis) etiam se habere sicut collectiones particularum - photonarum (exempli gratia, collisiones elasticas cum electrons). Massa rerum sed? Propositum videbatur quasi tibia somnium principi qui physicus fieri volebat. Nihilominus, anno 1927 experimentum factum est hypothesin de Broglie confirmata - electronici trabes in crystallo metallico diffracto (5).

Unde atomi venire?

Sicut ceteri: The Big Bang. Physici putant litteram in fractione secundae protons, neutrons et electrons, id est atomos constituentes, formatos esse. Paucis momentis post (cum universum refrixerit et densitas materiae minuatur), nuclei in unum coaluerunt, nucleos elementorum praeter hydrogenium formantes. Maxima pars belii formata est, ut et sequentium trium elementorum vestigia. Solum post 100 XNUMX per multos annos condiciones electrons ad nucleos ligandos permiserunt - primi atomi formatae sunt. Longum est expectare tempus sequentem. Temere densitas ambigua formationem densitatum effecit, quae, ut videbantur, magis magisque materiam attraxit. Mox in tenebris mundi primae stellae exarserunt.

Post circiter miliarda annorum quidam ex eis mori coeperunt. In cursu fecerunt nuclei atomorum usque ad ferrum. Jam morientes per regiones straverunt eas, Et nova de cineribus sydera nata sunt. Plurimum magnum spectaculi finem habuerunt. Per explosiones supernovarum, nuclei tam multis particulis emittebantur ut etiam gravissima elementa formarentur. Novas stellas, planetas et in aliquos globos formaverunt vitam.

Esse autem materiae probatum est. Aliunde, electronico in atomo ut unda stans censetur, ob quam industriam non radiat. Fluctus proprietatum electronicorum moventium ad microscopia electronica creare adhibita sunt, quae effecit ut atomos primum videre posset (6). Sequentibus annis opus Werner Heisenberg et Erwin Schrödinger (ex hypothesi de Broglie) effecit ut novum exemplar testarum electronicarum atomi, experientia penitus innixa, enucleare posset. Sed hae quaestiones sunt extra articulum.

Somnium alchemistarum factum est verum

Naturales transmutationes radioactivas, in quibus nova elementa formantur, a fine saeculi MCMXIX nota sunt. In 1919, quod sola natura capax est usque nunc. Ernest Rutherford hoc tempore in commercio particularum cum materia versatus est. In probationibus, animadvertit protona apparuisse propter irradiationem gasi nitrogenii.

Sola explicatio phaenomeni erat reactionem inter helium nucleum (particulam et nucleum isotope huius elementi) et nitrogenium (7). Quam ob rem oxygeni et hydrogenii formantur (proton est nucleus isotope levissimae). Somnium alchemistarum transmutationis verum est. Sequentibus decenniis elementa producta sunt quae in natura non inveniuntur.

Praeparatae radioactivae naturales emittentes particulas ad hoc non amplius aptae erant (obice Coulomb nuclei gravium nimis amplus est ut particulam levem ad eas accederet). Accelerati, ingenti industria nucleos isotopes gravium impertientes, evaserunt "fornacibus alchemicis" in quibus maiores chemici hodierni "regem metallorum" obtinere conati sunt (8).

Profecto quid de auro? Alchemistae saepissime mercurio usi sunt ut materia rudis productionis. Fatendum est in hoc casu realem "nasum" habuisse. Ex mercurio neutronibus in reactoribus nuclei tractatum primum aurum artificiale consecutum est. Metallum fragmentum anno 1955 in Conferentia atomica Genavae ostensum est.

Fig. 6. Atomis in superficie auri, in imagine conspicuus in microscopio effosso.

7. Schema primae humanae elementorum transmutationis

Nuntiatio consecutionis physicae etiam brevem turbationem in mundo commercii generis effecit, sed rumores pressi sensationales per informationes de pretio chalcitis hoc modo fodiuntur - multo tempore multo pretiosius est quam aurum naturale. Reactors metallum meum pretiosum non restituet. Sed isotopes et elementa artificialia in eis producta (ad usum medicinae, industriae, investigationis scientificae) multo pluris sunt auro.

8. Historic cyclotron summatim perstringens prima elementa post uranium in tabula periodica (Lawrence Radiation Laboratory, University of California, Berkeley, August 1939)

Lectoribus qui quaestiones in textu motas explorare velim, seriem articulorum a D. Tomasz Sowiński commendamus. Apparuit in "Iuvenis Technics" in 2006-2010 (sub capite "Quomodo reperti sunt"). Auctoritates etiam in promptu sunt in loco auctoris at: .

Circulus "Cum atomi in aeternum» Hoc memoriale incepit, saeculum praeteritum saepe appellatum esse aetatem atomi. Utique non potest quin notare praecipuas res physicorum et chemicorum saeculi X in structura materiae notare. Attamen his annis, cognitio de microcosmo citius et citius dilatatur, technologiae augentur quae individua atomos et moleculas manipulare permittunt. Hoc nobis ius dicit, quod ad veram aetatem atomi nondum pervenit.