Строение атомов

Удивительный малыш


Все объекты состоят из атомов

Каждый человек, каждое живое существо, а также любой неодушевленный предмет вокруг нас состоит из атомов. Атомы — это "кирпичики", из которых строится вся материя. Термин "атом" происходит от греческого слова "атомос", означающего "неделимый", - то есть неделимое первовещество.

Услышав "атомная физика", многие приходят в ужас и трепет. В действительности же это бесконечно увлекательная область, которая может надолго захватить воображение. Первые исследователи атомов шли трудным, а иногда и ложным путем. Лучшим физикам того времени приходилось решать сложнейшие проблемы, поскольку атомы чрезвычайно малы. Сегодня наши познания значительно расширились: например, известно, что сами атомы тоже состоят из "кирпичиков", еще более мелких, и поэтому не являются неделимыми в строгом смысле слова.


Строение атома

К этому вопросу мы еще вернемся, а сейчас зададим себе другой вопрос:


Размер атома

Насколько мал атом? Чтобы составить представление о его невероятно малых размерах, посмотрим на человеческий волос, скажем, Альберта Эйнштейна. Его толщина — около 0,1 мм. Если разделить эту величину на десять, получится одна сотая миллиметра — невооруженным глазом мы уже ничего не различим. Если поделить толщину волоса на миллион, получим диаметр одного атома. Выходит, толщине человеческого волоса соответствует цепочка из одного миллиона атомов.

Эту величину — 10 в минус десятой степени метра — называют ангстремом в честь шведского физика Андерса Ангстрема.

Ядро и оболочка

Каждый атом имеет оболочку из электронов. Они вращаются вокруг атомного ядра, которое находится в центре. Невероятно, но ядра, в зависимости от атома, бывают в 10000 и даже в 100000 раз меньше электронных оболочек. Если бы атом увеличился до размеров футбольного стадиона, ядро выглядело бы как горошина. Самое поразительное — что в этом ядре сосредоточена почти вся масса атома, а пространство между ядром и оболочкой ничем не заполнено.


Размер ядра атома

Если плотно заполнить игральный кубик атомными ядрами, без оболочек, то он весил бы невероятно много — как полмиллиона авиалайнеров, по 350 000 кг каждый.


Масса ядра атома

В природе существует более 100 химических элементов. Их атомы имеют различные массы и самые разные свойства, однако все они построены по одному принципу. Ядро состоит их так называемых нуклонов, которые представлены положительно заряженными протонами и электрически нейтральными нейтронами. Как мы уже знаем, оболочка образована электронами. Они имеют отрицательный заряд. Их количество всегда соответствует количеству протонов в ядре. Поскольку заряды протонов и электронов уравновешивают друг друга, в целом атом является электрически нейтральным.


Атом водорода

Простейший атом — атом водорода, ядро которого состоит из единственного протона, а оболочка, соответственно, из единственного электрона.

Атом гелия

Дальше идет атом гелия: в нем два протона и, следовательно, два электрона; к тому же ядро содержит еще два нейтрона.

Атом лития

Атом лития состоит из трех протонов, трех электронов и, кроме того, четырех нейтронов.

Атом кислорода

Атом кислорода имеет восемь протонов, восемь электронов и восемь нейтронов.

Атом урана

Уран — весьма тяжелый элемент: его ядро состоит из 235 нуклонов, из которых 143 являются нейтронами, а 92 — протонами. Электронов, естественно, тоже 92. Они располагаются на разных уровнях, образуя строгую систему.