Протоны, нейтроны, электроны (14.10.2021 г.)

Вещества и предметы, которые окружают человека, состоят из атомов. Атом – микроскопическая частица, составляющая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Название частицы пошло от греческого слова ἄτομος, что значит «неделимый». Таким считали атом до начала развития научных исследований. В первом десятилетии ХХ века ученым удалось предметно исследовать ядро атома и доказать, что оно состоит из еще более мелких элементарных частиц. Это протоны и нейтроны, объединенные общим наименованием нуклеоны, они составляют самую большую часть массы атома. Третьими компонентами являются электроны.

Нуклеоны притягиваются в центр ядра при помощи сил ядерного взаимодействия. Вокруг ядра образовывается облако, в котором располагаются электроны, притягиваемые к ядру электромагнитными силами, их в свою очередь образовывают протоны.

Количество мельчайших частиц в каждом веществе разное. От их количества зависят свойства вещества.

Протоны

Эта частица заряжена положительно, находится внутри ядра. Распознать химический элемент можно именно по количеству протонов. Это количество определяет место расположения вещества в таблице Менделеева. К примеру, углерод имеет 6 протонов, поэтому идет в таблице под шестым номером.

Количество протонов, составляющее ядро, называют атомным номером. Изменение номера приводит к изменению свойств вещества. Изменения возможны под действием альфа- или бета-распада. Намеренно изменить число протонов в ядре практически невозможно. Наглядным примером этих попыток служит деятельность алхимиков, средневековые ученые пытались синтезировать драгоценные металлы искусственным путем.

Протоны чрезвычайно малы, в десять тысяч раз меньше атома, но сила их отталкивания друг от друга очень большая. Протоны тесно связаны с электронами, каждый из них имеет свою пару. Поэтому количество протонов и электронов в ядре всегда одинаково.

Нейтроны

Масса нейтронов равна массе протонов, поэтому их легко вычислить в ядре химического элемента. Чтобы определить число нейтронов, из атомной массы вычитают число протонов. Для расчетов удобно использовать Периодическую таблицу элементов, в которой указаны все данные.

Один и тот же атом может содержать разное количество нейтронов, они носят название изотопов.

Электроны

Частицы, которые вращаются в облачном пространстве вокруг ядра, настолько малы, что их размеры смогла установить только лишь квантовая механика. Ученые доказали, что электроны фундаментальные частицы, их состав в атоме может меняться. Тогда атом становится несбалансированным, меняет заряд. Если заряд становится положительным, то атом называют катионом, если отрицательным, то анионом.

На изменение свойств атома влияет излучение энергии. Этот процесс называют ионизирующим излучением.

Мельчайшие частицы атома: основа электротока

Взаимодействие частиц объясняет механизм электрического тока. Он представляет собой поток электронов, проходящих через вещества проводники.

Поток возможен, когда электроны разрывают атомную связь. Разрыв происходит под воздействием энергии, она дает возможность электрону преодолеть электромагнитные силы, которые его сдерживают. В материалах, относящихся к проводникам, электроны имеют свободную связь с ядрами, поэтому требуется минимальное количество энергии для их движения.

Потоки электронов можно генерировать с помощью специальных устройств, генераторов, работающих на основе принципа электромагнитной индукции. Также процесс генерации возможен под воздействием химических реакций и световой энергии.