Atom tuzilishi. Kimyo fanining paydo bo`lish tarixi

Atom yadrosi
Katodiy nurlarning elektronlar oqimidan iborat ekanligi aniqlangandan va elektronning zaryadi bilan massasi hisoblab topilgandan keyin atomning tuzilishi o‘rganila boshladi.
Xilma-xil moddalardan elektronlar ajralib chiqishi elektronlarning barcha atomlar tarkibiga kirishini ko‘rsatdi, Ammo atom, umuman olganda, elektr jihatidan neytral bo‘lganligi uchun unda musbat zaryadli boshqa bir qism bo‘lishi va uning zaryadi shu atomdagi barcha elektronlar zaryadlari yig‘indisiga teng bo‘lishi kerak, degan fikr tug‘ildi.


-zarrachalarning atom ichidan o‘tishi
Atomning musbat va manfiy zaryadli zarrachalari bir-biriga nisbatan qanday joylashganligini ingliz fizigi Rezerford quyidagicha tajriba o‘tkazib aniqladi: u yupka metall plastinkaga juda katta energiyali _{ }-zarrachalar tutamini yubordi, bunda _{ }- zarrachalarning ko‘pchiligi plastinkadan o‘tgach, to‘g‘ri yo‘lini (5.3- rasm), _{ }-zarrachalarning atom ichidan o‘zgartirmaganligini, ba’zilarining turli qiyalikda burilganligini, juda kam qismining esa orqa tomonga qaytganligini aniqladi..
Atom yadrosining zaryadi. Mozli qonuni. Yuqorida aytib o‘tilganidek, atom, umuman olganda, elektr jihatidan neytral. Shu sababli yadrodagi protonlarning umumiy zaryadi elektronlarning umumiy zaryadiga teng. Protonning zaryadi bilan elektronning zaryadi qarama-qarshi ishorali, ammo miqdor jihatidan o‘zaro teng bo‘lganligi uchun atomda protonlarning soni elektronning soniga baravar bo‘lishi kerak. Odatda, yadro zarya­di aniqlanib, undan elektronlar soni topiladi.
Biror element atomi _{ }-zarrachalar bilan bombardimon qilinganda o‘z yo‘lini o‘zgartirgan _{ }-zarrachalar soni va burilish burchagi yadroning zaryadiga proporsional bo‘ladi; ana Shundan foydalanib, yadro zaryadini aniqlash mumkin. Rezerford ana Shu usulni tadbiq etib, yadro zaryadi atom og‘irligining taxminan yarmiga tengligini ko‘rsatdi. Ikkinchi tomondan, element­ning davriy jadvaldagi tartib raqami ham element atom og‘ir­ligining taxminan yarmiga teng (engil elementlar uchun). Demak, atomdagi elektronlar soni elementning davriy jadvaldagi tartib raqamiga; elementlarning tartib raqami esa Shu element­lar atomi yadrosining zaryadiga teng.
Sun’iy radioaktivlik
Atom yadrosining tarkibi. Izo­topiya hodisasi. E. Rezeford atom yadrosini sun’iy yo‘l bilan parchalash tajribasida jahonda birinchi bo‘lib -zarrachalarning g‘oyat katta kinetikaviy energiyasidan foydalandi. U - zarrachalar bilan azot atomlarini bombardimon qildi, buning natijasida azot atomi o‘zgarib, boshqa xil yadroga aylandi. Atom yadrolarining bunday o‘zgarish jarayoni yadro reaksiyasi deb ataladi. Masalan, azot atomlari -zarrachalar bilan bom­bardimon qilinganda quyidagi yadro reaksiyasi sodir bo‘ladi:

Yadro reaksiyasida zarrachalar zaryadlarining va massalarining yig‘indisi o‘zgarmaydi. Shuning uchun element simvollarining teppasiga yozilgan indekslar yig‘indisi ham, pastki yoniga yozilgan indekslar yig‘indisi ham yadro reaksiyasi tenglamasining ikkala tomonida bir xil bo‘lishi kerak.
Yuqorida keltirilgan yadro reaksiyasi tenglamasidan ko‘rinib turibdiki, azot atomi yadrosi _{   }— zarracha bilan (geliy ato­mi yadrosi bilan) to‘qnashganda uni yutadi. Hosil bo‘lgan beqaror atom yadrosi «tarkibiy yadro» musbat zaryadlangan zarracha — proton _{ } chiqaradi, bunda kislorod izotopi _{ } ga aylanadi. Demak, bu jarayon natijasida azot va geliy atomlarining yadrolaridan yangi elementlar — kislorod bilan vodorod atomlarining yadrolari hosil bo‘ladi.
Hozirgi vaqtda bir elementni sun’iy yo‘l bilan boshqa elementga aylantirish mumkinligi aniqlangan. Masalan, natriy atomi _{ } — zarrachalar (geliy atomi yadrosi _{ }) bilan bombardimon qilinganda magniy izotopi Mg va proton _{ }hosil bo‘ladi:

Berilliy elementi -zarrachalar bilan bombardimon qilinganda, undan chiqadigan nurlarning moddalardan o‘tish xususiyati juda Yuqori ekanligi aniqlandi. Ana қhu nurlar elektr jihatdan neytral zarrachalar oqimidan iborat bo‘lib, neytronlar deb ata­ladi va «_{ }» harfi bilan ishoralanadi. Masalan, berilliy ato­mi yadrosining neytronlar chiqarish jarayonini quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin:

D. D. Ivanenko nazariyasiga muvofiq, atom yadrosi proton va neytronlardan iborat bo‘lib, neytronning massasi taxminan protonning massasiga teng. Proton va neytronlar yig‘indisi nuklonlar deb ataladi. Engil elementlar yadrolarida ularning bir-biriga nisbati 1 : 1 bo‘ladi, lekin elementlarning tartib raqami oshgan sari neytronlar soni ko‘payib boradi va og‘ir elementlarda neytronlarning protonlarga nisbati 1,6: 1 ga etadi.
Shuni ham aytib o‘tish kerakki, elektron protondan 1840 mar­ta engil bo‘lganligi uchun element atomida elektronlar og‘irligini nazarga olmaslik mumkin; u holda atomining og‘irligi yadroning og‘irligiga teng bo‘ladi (ya’ni atomning hamma massasi yadroga to‘plangan deyish mumkin). Yadroning og‘irligi esa protonlar massasi bilan neytronlar massasining yig‘indisiga teng. Bu zarrachalarning har biri massasi uglerod birligiga teng. Shu sababli elementlarning atom massasi doim butun son bilan ifodalanadi. Ana shu son ayni element izotopining mas­sa soni deb ataladi.
Neytronlar soni A, yadroning massa soni B va elementning tartib raqami N orasida quyidagicha bog‘lanish bor,
A = B—N
Masalan, magniy atomi yadrosining massa soni B = 24, tar­tib raqami N = 12, demak, magniy atomining yadrosida
A = B —N = 24 — 12 = 12 ta neytron bor.
Engil elementlarning massa soni elementning tartib raqamidan taxminan ikki marta katta, ya’ni neytronlar soni pro­tonlar soniga deyarli teng. Tartib raqami ortib borishi bilan neytronlar soni bilan protonlar soni orasidagi farq ham or­tib boradi.
Tekshirishlardan ma’lum bo‘lishicha, bir element atomlarining massasi turlicha bo‘lishi ham mumkin. Masalan, xlor ele­mentini massasi 35 va 37 bo‘lgan atomlar aralashmasidan iborat bo‘lib, o‘rtacha atom massasi 35,453 ga teng. Bu ikki xil xlor atomlarining yadrosida protonlar soni bir xil, ammo neytron­lar soni har xildir.
Bir elementning yadro zaryadlari bir xil, ammo massa sonlari turlicha bo‘lgan atomlari o‘sha elementning izotoplari deyiladi; ayni elementning hamma izotoplari davriy jadvalda bir joyning o‘zida joylashadi. Har bir izotop ikki kattalik: massa soni va elementning tartib raqami bilan xarakterlanadi. Massa soni izotop belgisining chap tomoni Yuqorisiga, tartib raqami esa chap tomoni pastiga yoziladi. Masalan, kislorodning massa sonlari 16, 17, 18 bo‘lgan izotoplari quyidagicha ishoralanadi:_{ }, _{ },_{ }. Argonning _{ },_{ } ,_{ }. Kaliyning _{ },_{ } , _{ }izotoplari bor.
Tabiatdagi elementlar o‘z izotoplarining aralashmasi bo‘lib, ularning davriy jadvalda keltirilgan atom massalari barcha izotoplari massa sonlarining o‘rtacha qiymatidir. Ma­salan, tabiatdagi xlorning 75,4% i massa soni 35 bo‘lgan va 24,6% massa soni 37 bo‘lgan izotopidan iborat.
Har xil elementlarning massa soni bir xil, ammo yadro zaryadlari har xil bo‘lgan atomlari izobarlar deyiladi.
Masalan ,_{ } ,_{ }, _{ }
Izotop va izobar hodisalari element kimyoviy xossalarining atom massasiga emas, balki yadroning zaryadiga bog‘liq ekanligini ko‘rsatadi.