Neytral bir vodorod atomını köz ögüne ketireyik. Onıñ bir elektronı bar. Yeterli enerji berip bu elektronnı ayırsaq, vodorod yoq olurmı? Başqa bir kimyeviy elementke çevirilirmi? Bu sual yıldızlar içün emiyetli: olarnıñ sıcaq maddesinde pek çoq elektron artık ayrı çekirdeklerge bağlı degil.
Atomnıñ müspet yüklü kiçik çekirdegi ve oña elektrik tesirleşüvnen bağlı elektronları bar. Elementni çekirdekteki protonlarnıñ sayısı belgiley. Elektronnı coyuv yükni deñiştire, amma bu sayını deñiştirmey: vodorod ionı qala. Yerdeki ve yıldızlardaki maddeni añlamaq içün protonlarnı, neytronlarnı ve elektronlarnı ayrı-ayrı saymaq kerek. OpenStax: atomnıñ yapısı ve yükü.
Kiçik çekirdekte massanıñ tamamına yaqını toplana
Çekirdekte müspet yüklü protonlar ve atom çeşitleriniñ çoqusında umumiy elektrik yükü sıfır olğan neytronlar bar. Başından bir istisnanı hatırda tutmaq faydalı: vodorod-1 çekirdegi — neytronsız bir proton. Neytral vodorod-1niñ bir de elektronı bar.
Elektronnıñ menfiy yüküniñ miqdarı protonnıñ müspet yüküne teñ. Protonnen neytronnıñ massaları bir-birine yaqın, elektron ise olardan pek yengil. Şunıñ içün atom massası esasen çekirdekte toplana, elektron dağılımı ise fezanıñ daa büyük bir bölgesine yayıla. Bu, qabıq içindeki qattı top degil; elektronlarnı nasıl tasvirlegenimizge daa qaytırmız. DOE: çekirdekler.
Neytral atomda proton ve elektron sayıları teñ. Yükleri toplansa sıfır çıqa; yüklü parçacıqlarnıñ özü ise yoq olmay. Neytron umumiy müspet ya da menfiy yük qoşmay.
Dal · Daa terenİhtiyariy · keçip ketmek mümkün
Müspet protonlar ne içün dağılıp ketmey
Bir işaretli yükler bir-birini ite, şunıñ içün protonlar elektrik tesirinen bir-birini ite. Bir qaç protonlı çekirdeklerde quvetli çekirdek tesirleşüvi bu itilüvge qarşı tura ve pek kiçik mesafelerde protonlarnen neytronlarnı bağlay. Onıñ tesir mesafesi qısqa: elektronlarnı çekirdekke bağlağan elektrik çekiminiñ yerini almay. OpenStax: çekirdekteki quvetler.
Neytronlar elektrik itilüvini arttırmadan çekirdekniñ bağlanuvına qatışa. Amma «daa çoq neytron qoşsañ, çekirdek daa turaqlı olur» degen umumiy qaide yoq: turaqlılıq çekirdekniñ terkibine bağlı, bazı izotoplar radioaktivdir. Aşağıdaki sayılar parçacıqnı adlandırmağa yardım ete, amma tek özleri onıñ turaqlılığını ögünden aytmay. DOE: izotoplar.
Element, izotop ve ion başqa-başqa suallerge cevap bere
Evvel protonlarnı sayayıq. Bir proton — vodorod, eki — geliy, altı — uglerod demek. Bu — atom nomerasıdır. Vodorod suv terkibine kirgende ya da elektronını coyğanda da vodorod olaraq qala: onıñ çekirdeginde yine bir proton bar. Protonlar sayısınıñ deñişmesi elementniñ deñişmesi demektir.
Endi proton sayıları bir, neytron sayıları farqlı çekirdeklerni qıyaslayıq. Bular bir elementniñ izotoplarıdır. Vodorod-1niñ neytronı yoq, vodorod-2niñ bir neytronı bar. Vodorod-2ge deyteriy de deyler. Ekisi de vodorod, amma çekirdek terkibi ve massası farqlı. Adından soñ kelgen sayı — proton ve neytronlarnıñ toplamı, yani massa sayısıdır. DOE: izotopnı ne belgiley.
Soñunda elektronlarnen protonlarnıñ sayısını qıyaslayıq. Atom bir elektronını coysa, müspet yükler artıq tamamınen teñleşmey: müspet ion peyda ola. Qoşma bir elektronnı aluv menfiy ion bere bile. Element ve izotop deñişmey, çünki çekirdekniñ terkibi aynı qala. Molekulâ ionları da bar; mında tek ayrı atomlarnıñ ionlarını baqamız.
Şemada alttaki üç misalniñ er birini yuqarıdaki aynı neytral deyteriy atomınen qıyaslaymız. Er qıyaslamada tek bir sayı farq ete. Diqqat etiñiz: elektron sayısı aynı qalğanda proton sayısını arttırmaq em elementni, em de yükni deñiştire.
Fikriñizde tek bir sayını deñiştiriñiz
Alttaki üç misalniñ er birini yuqarıdaki neytral vodorod-2 atomınen qıyaslañız.
Başlanğıç misal
Vodorod-2 · deyteriy
- Protonlar
- 1
- Neytronlar
- 1
- Elektronlar
- 1
- Massa sayısı A
- 2
- Yük q/e
- 0
Neytral atom: bir müspet ve bir menfiy yük.
Bir neytron eksik
Vodorod-1
- Protonlar
- 1
- Neytronlar
- 0
- Elektronlar
- 1
- Massa sayısı A
- 1
- Yük q/e
- 0
Element aynı, izotop başqa. Yük deñişmedi.
Bir proton ziyade
Geliy-3 ionı
- Protonlar
- 2
- Neytronlar
- 1
- Elektronlar
- 1
- Massa sayısı A
- 3
- Yük q/e
- +1
Başqa element. Elektron sayısı aynı qalğanda, yük de +1 ola.
Bir elektron eksik
Vodorod-2 ionı
- Protonlar
- 1
- Neytronlar
- 1
- Elektronlar
- 0
- Massa sayısı A
- 2
- Yük q/e
- +1
Element ve izotop aynı. Yük +1 ola.
Dal · Formulalarnenİhtiyariy · keçip ketmek mümkün
Üç sayını tahminsiz nasıl oqumalı
Protonlarnıñ sayısını Z, neytronlarnıñ sayısını N, elektronlarnıñ sayısını N_(e) ile belgileyik. Massa sayısı A çekirdekteki parçacıqlarnı saya:
A = Z + N.
e — müspet elementar yük olsun. Umumiy yük q eki sayınıñ farqınen belgilenir:
(q)/(e) = Z − N_(e).
Z, N, N_(e) ve A — ölçü birligisiz sayılar. q/e de ölçü birligisiz: + 1 degeri bir kulon degil, + e yükü demektir.
Şemadaki geliy-3 ionı içün:
Z = 2,; N = 1,; N_(e) = 1.
Demek:
A = 2 + 1 = 3,; q/e = 2 − 1 = + 1.
Neytral geliy-3niñ eki elektronı olur edi: yükü sıfır olur, A ise 3 olaraq qalır edi. Massa sayısı — atomnıñ tam massası degil, parçacıqlarnıñ sayısıdır: o, protonnen neytronnıñ massa farqını, elektronlarnı ve bağlanma energiyasını esapqa almay. OpenStax: massa sayısı ve atom massası.
Elektron bulutı sızılğan bir orbita degil
Tarqalğan atom işaretlerinde elektronlar çemberler ya da ellipsler üzerinde sızıla. Bu, «merkez etrafında bir şey bar» degen fikrini oñay köstere, amma atom kiçik klassik Küneş sisteması degil. Zemane kvant tasvirinde elektron çekirdek etrafında belgili bir planeta yolu boyunca uçmay.
Atom orbitalı — elektronnıñ kvant alını fezada tasvirlev yoludır; ondan elektronnı belli bir bölgede tapmaq ihtimallığı esaplana. «Elektron bulutı» resmi bu ihtimallıq dağılımını köstere. Resimniñ miqyası öyle saylanğan olsa, daa qoyu bölge daa yüksek ihtimallıq sıqlığı demek ola bile. Bu, maddeden yapılğan qattı bulut da degil, bir elektronnıñ yolunıñ fotosı da degil. OpenStax: elektronlarnıñ kvant tasviri.
Şunıñ içün atomnıñ metal top kibi bir qattı tış yüzü yoq. Onıñ ölçüsini aytqanda, ölçüni nasıl belgilegenimizni de saylamaq kerek. Bizim qıyaslamamızğa bu kerek degil: şemadaki jetonlar tek parçacıqlarnı saya, olarnıñ qayda olğanını ya da aralarındaki mesafelerni köstermey.
Elektronnı ayırmaq ve çekirdekni deñiştirmek — ayrı vaqialar
Sıcaq gazda toqquşuvlar ve nurlanuv elektronlarnı atomlardan ayıra bile. Uyğun şartlarda plazma peyda ola: serbest elektronları ve ionları olğan, areketi elektrik ve magnit tesirleşüvlerine müim derecede bağlı orta. Plazma qısmen ionlaşqan ola bile, o vaqıt neytral atomlarnen yüklü parçacıqlar beraber bulunır. Yıldıznıñ içindeki ve atmosferasınıñ ayrı qatlamlarındaki şartlar farqlıdır; bütün yıldızda bir türlü al bar dep tüşünmemek kerek. Princeton Plasma Physics Laboratory: plazma.
Vodorod-1 birden-bir elektronını coyğanda, onıñ müspet ionı tek bir ayrı protondır. Amma bu yine de geliy degil, vodorod çekirdegidir. Ionlaşuv yañı element yaratmay.
Adetiy kimyeviy reaktsiyalarda elektron bağları ve atomlarnıñ birleşmeleri deñişe, amma çekirdeklerindeki proton ve neytron sayıları saqlana. Böylece vodorod yañı molekulânıñ terkibine kire bile. Çekirdek reaktsiyaları çekirdeklerniñ özüni deñiştire; çekirdekteki proton sayısı deñişse, element de deñişe. OpenStax: kimyeviy ve çekirdek deñişmeleri.
Küneşke vodoroddan geliy almağa ve enerji ayırıp çıqarmağa imkân bergen şey — elektronlarnıñ sade coyuluvı degil, çekirdek deñişmeleridir. Bu, çekirdekler ve başqa parçacıqlar qatışqan reaktsiyalar silsilesidir; onı «bir elektron qoştıq da geliy aldıq» degen resimnen deñiştirmek olmaz. OpenStax: Küneşteki çekirdek reaktsiyaları.
Fikirni teşkeriñiz: çekirdekte eki proton ve eki neytron bar, oña ise tek bir elektron bağlı. Bu nedir? Eki proton geliy ekenini belgiley. Çekirdekteki dört parçacıq geliy-4ni bere. Elektron eki müspet yükniñ tek birini teñleştire: bu, yükü + e olğan geliy-4 ionıdır. Cevap şemada elektronnı qayda sızğanımızğa bağlı degil.
Atom yapısı bizge üç ayrı esas bere: protonlar elementni belgiley; protonlarnen neytronlar beraber izotopnı belgiley; protonlarnen elektronlarnıñ nisbeti ise yükni belgiley. Bu esaslarnen em suv molekulâlarını, em yıldız plazmasını añlap, kimyeviy deñişmeni çekirdek deñişmesinen qarıştırmaymız. Kursnıñ soñraki suali — kimyeviy elementlerniñ özü qaydan kelgenidir.