Любое вещество состоит из ничтожно малых частиц – так называемых атомов. Часто атомы объединяются в группы, которые называют молекулами. Размеры атомов настолько малы, что увидеть их через обычный микроскоп невозможно.
Всё, что есть в природе, состоит приблизительно из 100 основных веществ, называемых элементами. Атом – это мельчайшая доля элемента, которая ещё остаётся самим элементом (сохраняет все его свойства). Он настолько мал, что потребовалось бы более 4 млрд атомов, чтобы составить диаметр обыкновенной точки. Более 200 лет назад химик Джон Дальтон установил, что вес атомов разных элементов разный. Теперь мы знаем, что у каждого элемента свой тип атома.
Хотя элементов в природе всего около ста, из них состоят миллионы различных веществ. Дело в том, что атомы разных элементов могут соединяться вместе, образуя совершенно новые вещества. Их называют соединения. Например, вода – это соединение двух элементов : водорода и кислорода.
Соединения и молекулы
Самую малую часть воды, которая ещё сохраняет её свойства, называют молекулой воды. Она состоит из двух атомов водорода, соединённых с одним атомом кислорода. Самые простые молекулы содержат в себе всего два или три атома, иногда одного и того же элемента. Но самые крупные молекулы могут состоять из миллионов атомов. Многие молекулы растительных и животных организмов именно такие.
Молекулы трёх распространённых веществ
Молекула
газа кислорода Молекула воды Молекула
газа метана
Атом водорода
Атом
кислорода
Атом
углерода
Атомы состоят из ещё более мелких частиц – электронов, протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны соединяются вместе, образуя находящееся в центре атома ядро. Электроны, гораздо более лёгкие, вращаются вокруг этого ядра. Каждый электрон несёт на себе отрицательный (-) электрический заряд, а каждый протон – равный ему положительный (+) заряд. Нейтроны не несут электрического заряда. В каждом атоме содержится одинаковое количество электронов и протонов, и в результате атомы нейтральны.
Электроны открыл Дж. Дж. Томсон в 1897 г., когда обнаружил, что из атомов могут исходить очень мелкие электрически заряженные частицы. В 1911 г. Эрнест Резерфорд наблюдал, как золотая фольга отклоняет направленные на неё атомные частицы, и пришёл к заключению, что атом должен состоять главным образом из пустого пространства со сгустком концентрированной (сосредоточенной, скопленной) материи в центре. Этот сгусток он назвал ядром атома. Резерфорд предположил, что электроны должны вращаться вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца. Согласно взглядам современной науки, правильнее представить себе электроны как облака электрического заряда. Поведение электронов физики описывают с помощью математического аппарата квантовой механики. А протоны и нейтроны, по мнению учёных, сами состоят из ещё более мелких частиц – их называют кварками.
В атомах различных элементов содержится разное количество частиц. В ядре атома водорода, самого лёгкого элемента, только один протон. А в ядре урана, одного из самых тяжёлых элементов, 92 протона.
Во всех атомах любого конкретного элемента количество протонов (и электронов), одинаково, количество нейтронов может быть разное. Такие варианты одного и того же элемента называют изотопами. Чтобы обозначить изотоп, после названия элемента учёные ставят определённое число. Например, уран-235 – это изотоп урана, содержащий 235 нейтронов и протонов.
Деление и синтез
Ядра некоторых атомов неустойчивы. В какой-то момент они распадаются, испуская мельчайшие частицы, а иногда – волны высокой энергии. Подобные атомы называют радиоактивными. Как частицы, так и волны несут энергию, до того хранившуюся в ядре.
Уран-235 радиоактивен. В обычном состоянии его ядра распадаются медленно. Но этот процесс можно ускорить, если использовать ядерный реактор. В таком реакторе атомы урана-235 подвергаются бомбардировке нейтронами. Если нейтрон ударяется в ядро урана-235, оно расщепляется, высвобождая энергию и дополнительные нейтроны. Эти нейтроны могут расщепить другие ядра – и так далее. По цепной реакции.
Такой процесс расщепления называют ядерным делением. На ядерной электростанции управляемая цепная реакция обеспечивает постоянное выделение тепла. А неуправляемая цепная реакция, используемая в атомном оружии, даёт почти мгновенный выброс энергии.
Ядерная энергия может также высвобождаться и иначе – при слиянии (соединении) ядер водорода. Этот процесс называют ядерным синтезом. Именно в ходе ядерного синтеза выделяется энергия Солнца. Мощь водородной бомбы – также его результат. Электростанции, работающие на основе ядерного синтеза, ещё только предполагается строить, но в ХХI в. они могут стать важным источником электроэнергии.
Горбовичский УПК: ДС – СОШ
Реферат на тему:
Выполнила
ученица 11 класса
Дагуро Катерина
Горбовичи, 2007