توجه : تمامی مطالب این سایت از سایت های دیگر جمع آوری شده است. در صورت مشاهده مطالب مغایر قوانین جمهوری اسلامی ایران یا عدم رضایت مدیر سایت مطالب کپی شده توسط ایدی موجود در بخش تماس با ما بالای سایت یا ساماندهی به ما اطلاع داده تا مطلب و سایت شما کاملا از لیست و سایت حذف شود. به امید ظهور مهدی (ع).

    کدام ذره در اطراف هسته قرار دارد

    دسته بندی :
    1. اسک 98
    2. مطالب سایت
    10بازدید

    کدام ذره در اطراف هسته قرار دارد را از سایت اسک 98 دریافت کنید.

    اتم

    اتم

    اَتُم (به فرانسوی: Atome) کوچکترین واحد تشکیل دهنده یک مادهٔ ساده است و خواصی مشابه آن ماده دارد که می‌تواند به کمک پیوند شیمیایی به اتمی دیگر متصل گردد.[۱] تئوری اتم گرایی که از عقیدهٔ تشکیل مواد از ریزدانه‌های نادیدنی (در برابر عقیده به تفکیک‌پذیر بودن مواد تا بی نهایت) دفاع می‌کرد از تاریخ باستان شناخته شده بود.
    اتم ابتدا توسط دانشمند ایرانی هوشتانه (به یونانی اوستن یا اوستانوس) که در لشکرکشی خشایارشاه به یونان با او همراه بود و در آنجا به آموزش کیمیا می‌پرداخت طرح گردید.[۲] مکتب آموزشی او چنان مورد استقبال قرار گرفت که بنا به گفتهٔ پلینی(پلینیوس)، بسیاری از فیلسوفان یونان همچون فیثاغورث، امپدکلس، دموکریت، و افلاطون برای مطالعهٔ آن به خارج سفر کردند.[۳][۴] پس از او توسط شاگرد وی فلاسفهٔ یونان باستان از جمله لئوکیپوس و دموکریت، و همچنین بعدها در هند و در یکی از شش مدرسهٔ هندوئیسم یعنی وایششیکا که توسط کاناد بنیان نهاده شده بود، تدریس می‌شد.

    اتم از یک هسته مرکزی با بار مثبت محاطه شده با ابر الکترونی با بار منفی تشکیل شده‌است. تعریف دیگری آن را به عنوان کوچکترین واحدی در نظر می‌گیرد که ماده را می‌توان به آن تقسیم کرد بدون اینکه اجزاء بارداری از آن خارج شود.[۵] اتم ابری الکترونی، تشکیل‌شده از الکترونها با بار الکتریکی منفی، که هستهٔ اتم را احاطه کرده‌است. هسته نیز خود از پروتون که دارای بار مثبت است و نوترون که از لحاظ الکتریکی خنثی است تشکیل شده‌است. زمانی که تعداد پروتون‌ها و الکترون‌های اتم با هم برابر هستند اتم از نظر الکتریکی در حالت خنثی یا متعادل قرار دارد در غیر این صورت آن را یون می‌نامند که می‌تواند دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی باشد. اتم‌ها با توجه به تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های آن‌ها طبقه‌بندی می‌شوند. تعداد پروتون‌های اتم مشخص‌کننده نوع عنصر شیمیایی و تعداد نوترون‌ها مشخص‌کننده ایزوتوپ عنصر است.[۶]

    نظریه مکانیک کوانتومی تصویر پیچیده‌ای از اتم ارائه می‌دهد و این پیچیدگی دانشمندان را مجبور می‌کند که جهت توصیف خواص اتم بجای یک تصویر متوسل به تصاویر شهودی متفاوتی از اتم شوند. بعضی وقت‌ها مناسب است که به الکترون به عنوان یک ذره متحرک به دور هسته نگاه کرد و گاهی مناسب است به آن‌ها عنوان ذراتی که در امواجی با موقعیت ثابت در اطراف هسته (مدار: orbits) توزیع شده‌اند نگاه کرد. ساختار مدارها تا حد بسیار زیادی روی رفتار اتم تأثیر گذارده و خواص شیمیایی یک ماده توسط نحوه دسته‌بندی این مدارها معین می‌شود.[۵]

    اجزا

    جهت بررسی اجزاء یک ماده، می‌توان به صورت پی در پی آن را تقسیم کرد. اکثر مواد موجود در طبیعت ترکیب شلوغی از مولکول‌های مختلف است. با تلاش نسبتاً کمی می‌توان این مولکول‌ها را از هم جدا کرد. مولکول‌ها خودشان متشکل از اتم‌ها هستند که توسط پیوندهای شیمیایی به هم پیوند خورده‌اند. با مصرف انرژی بیشتری می‌توان اتم‌ها را از مولکول‌ها جدا کرد. اتم‌ها خود از اجزاء ریزتری بنام هسته و الکترون تشکیل شده که توسط نیروهای الکتریکی به هم پیوند خورده‌اند و شکستن آن‌ها انرژی بسی بیشتری طلب می‌کند. اگر سعی در شکستن این اجرا زیر اتمی با صرف انرژی زیاد بکنیم، کار ما باعث تولید شدن ذرات جدیدی می‌شویم که خیلی از آن‌ها بار الکتریکی دارند.[۵] همان‌طور که اشاره شد اتم از هسته و الکترون تشکیل شده‌است. جرم اصلی اتم در هسته قرار دارد؛ فضای اطراف هسته عموماً فضای خالی می‌باشد. هسته خود از پروتون (که بار مثبت دارد)، و نوترون (که بار خنثی دارد) تشکیل شده. الکترون هم بار منفی دارد. این سه ذره عمری طولانی داشته و در تمامی اتم‌های معمولی که به صورت طبیعی تشکیل می‌شوند یافت می‌شود. بجز این سه ذره، ذرات دیگری نیز در ارتباط با آن‌ها ممکن است موجود باشد؛ می‌توان این ذرات دیگر را با صرف انرژی زیاد نیز تولید کرد ولی عموماً این ذرات زندگی کوتاهی داشته و از بین می‌روند.[۵]

    اتم‌ها مستقل از اینکه چند الکترون داشته باشند (۳ تا ۹۰ تا)، همه تقریباً یک اندازه دارند. به صورت تقریبی اگر ۵۰ میلیون اتم را کنار هم روی یک خط بگذاریم، اندازه آن یک سانتیمتر می‌شود. به دلیل اندازه کوچک اتم‌ها، آن‌ها را با واحدی به نام آنگستروم که برابر ۱۰- ۱۰ متر است می‌سنجند.[۵]

    ذرات زیراتمی

    با وجود اینکه منظور از اتم ذره‌ای تجزیه ناپذیر بود، امروز می‌دانیم که اتم از ذرات کوچکتری تشکیل شده‌است. الکترونها، پروتونها و نوترونها ذرات تشکیل دهندهٔ اتم هستند. البته یون هیدروژن بدون الکترون و نیز بدون نوترون؛ هیدروژن +۱ است.

    در مدل استاندارد، الکترون‌ها ذرات بنیادی، هسته یعنی بدون ساختار داخلی، پنداشته می‌شوند؛ در حالی که پروتون‌ها و نوترون از ذرات دیگری به نام کوارک تشکیل شده‌اند.

    هسته

    هسته دارای نوترون و پروتون است. پروتون دارای بار مثبت (+) و نوترون بدون بار است؛ و در خارج از هسته الکترون وجود دارد که بار آن منفی(-)است.

    ابر الکترونی

    این مدل پیشنهاد شده توسط اروین شرودینگر و ایده چندین دانشمند و محقق در سال ۱۹۳۵ می‌باشد. در این مدل مانند مدل بور (منظومه شمسی) هسته عمده جرم اتم را تشکیل می‌دهد و در مرکز، الکترون با انرژی مختلف به دور هسته در گردش می‌باشد و الکترون‌ها در لایه‌ای با انرژی معینی وجود ندارند.

    مدل‌های اتمی

    مدل اتمی دموکریت

    دموکریت در ۵۰۰سال قبل از میلاد اوّلین تحقیق‌ها را در رابطه با اتم انجام داد. البته تعداد اندکی از آزمایش های او مورد قبول واقع گردید اما اصلی‌ترین گام در راستای تحقیق در رابطه با اتم بود. نام اتم به معنای تجزیه ناپذیر را نیز او انتخاب کرد. نظریه‌های او بسیار ابتدایی بود اما باید توجه داشت که تا زمانی که نمی‌توان اتم را به چشم دید صحبت در رابطه با آن نیز تنها حدس است. او بر این عقیده بود که:

    مدل اتمی دالتون

    نظریهٔ اتمی دالتون: جان دالتون نظریه اتمی خود را با اجرای آزمایش در هفت بند بیان کرد.

    نظریه‌های دالتون نارساییها و ایرادهایی دارد و اما آغازی مهم بود. مواردی که نظریهٔ دالتون نمی‌توانست توجیه کند:

    قسمت اول نظریهٔ دالتون تأیید فیلسوف یونانی (دموکریت) بود.

    نظریهٔ دالتون از سه قسمت اصلی (قانون بقای جرم - قانون نسبت‌ها معین - قانون نسبت‌های چندگانه) می‌باشد.

    مطالعهٔ اتم‌ها و ذرات ریزتر فقط به صورت غیرمستقیم و از روی رفتار (خواص) امکان‌پذیر است.

    اولین ذرهٔ زیراتمی شناخته شده الکترون است. مواردی که به کشف و شناخت الکترون منجر شد:

    مدل اتمی جوزف تامسون

    مدل اتمی تامسون (کیک کشمشی، مدل هندوانه ای )

    مدل اتمی ارنست رادرفورد

    مدل اتمی نیلز بور دانمارکی

    او یکی از محققان موفق در این راه بود که با وجود اشتباه بودن مدل او بازهم در خیلی مکان‌ها مانند انرژی اتمی از آن استفاده می‌شود.

    اطلاعات جدیدی اضافه شد:

    همچنین ایشان بر این باور بودند که الکترون‌ها بر روی مدارهایی به دور هستهٔ اتم پیوسته در حال گردش اند و این نظریه علاوه بر نارسا بودن اطلاعات

    سودمندی در رابطه با ساختار اتم می‌دهد، منظور از نارسا بودن این است که شکل‌های الکترون‌ها به صورت ناقص ترسیم شده می‌باشد در حالی که امروزه می‌دانیم

    نظریه کامل تری با نام مد لایه‌ای عرضه شده‌است.

    مدل اتمی جیمز چادویک

    قطعاً مدل اتمی بور با اشکال قابل توجهی روبرو بود و آن هم نبود نوترون یا ماده‌ای بود که دافعهٔ بین پروتون‌ها در مرکز هسته را از بین ببرد. از اینرو چادویک با تأکید بر درستی مدل منظومه شمسی نیلز بور، با توضیح وجود نوترون در هستهٔ اتم، ایراد آن را برطرف کرد. از آن به بعد اصلاحات دیگری بر روی توضیح هستهٔ اتم انجام نشده‌است. البته دانشمندان بزرگی همچون اروین شرودینگر، پس از او نظریات اتمی بسیاری ارائه کرده‌اند، ولی هنوز هم (در رابطه با هسته اتم)، کاملترین نظریه متعلق به جیمز چادویک است.

    مدل اتمی شرود ینگر(لایه‌ای)

    یک مدل اتمی است که امروزه پذیرفته شده‌است ولی هنوز از مدل اتمی بور برای نمایش اتم استفاده می‌شود. در این مدل مانند مدل بور هسته که عمدهٔ جرم اتم را تشکیل داده در مرکز اتم قرار دارد و الکترون‌ها با انرژی‌های مختلف به دور هسته در حال گردش هستند. با این تفاوت که در این مدل الکترون‌ها به شکل ابری که ابر الکترونی نامیده شده‌است در اطراف هسته اتم و در فضای بسیار بزرگی که قطر آن ۱۰۰۰۰ برابر قطر هستهٔ اتم است در حرکتند.

    شنیده شدن صدای اتم

    محققان دانشگاه صنعتی چالمرز سوئد برای نخستین بار از صوت برای برقراری ارتباط با یک اتم مصنوعی استفاده کردند. تعامل بین اتم و نور پدیده‌ای شناخته شده‌است و به‌طور وسیعی در دانش کوانتومی به کار می‌رود، با این حال دستیابی به همان میزان تعامل با استفاده از امواج صوتی فرایندی چالش برانگیزتر است. هم‌اکنون، محققان دانشگاه چالمرز موفق به جفت کردن امواج صوتی با یک اتم مصنوعی شده‌اند و این موفقیت با همکاری فیزیک‌دانان نظری و تجربی حاصل شده‌است.

    وی ادامه داد: یک اتم مصنوعی مثالی از چنین مدار الکتریکی کوانتومی است و درست مانند یک اتم طبیعی می‌توان آن را با انرژی شارژ کرد. این انرژی معمولاً در شکل یک ذره ساطع می‌شود که این ذره، معمولاً یک ذره نور است. با این حال، اتم موجود در آزمایش دانشمندان دانشگاه چالمرز برای ساطع‌کردن و جذب‌کردن انرژی در شکل صوت طراحی شده بود. جزئیات این موفقیت علمی در مجلهٔ ساینس منتشر شد.

    ادعای دیده شدن اتم

    به نوشتهٔ مجلهٔ ساینتیفیک امریکن (Scientific American) در سال ۲۰۰۹ ایگور میخائیلفسکی و همکارانش در آزمایشگاه فیزیک و فناوری اوکراین توانستند از یک اتم تصویر تهیه کنند. آن‌ها از یک زنجیرهٔ اتم کربن در گرافیت کمک گرفتند و برای این کار از تکنیکی به نام میکروسکوپی تابش میدان بهره گرفتند.

    پانویس

    منابع

    منبع مطلب : fa.wikipedia.org

    مدیر محترم سایت fa.wikipedia.org لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    هسته اتم

    هسته اتم

    هستهٔ اتم ناحیه‌ای با جرم بالا است که پروتون‌ها و نوترون‌ها در آن قرار گرفته‌اند. اندازهٔ هسته از اندازهٔ خود اتم بسیار کوچک‌تر است، و تقریباً تمام جرم اتم را که از ذرات پروتون و نوترون سبب می‌شود در این ناحیه قرار دارد.

    تاریخچه[ویرایش]

    هسته اولین بار توسط ارنست رادرفورد و در سال ۱۹۱۱ کشف شد او یک ورق طلا را مورد بمباران پرتو آلفا قرار داد طبق نظر تامسون باید تمام پرتو یا بازمی‌گشت یا عبور می‌کرد اما بعضی از پرتوها عبور کرده و بعضی از پرتوها به شدت بازمی‌گردند و برخی دیگر با زوایای مختلف از مسیر منحرف شدند ، پس او اینگونه نتیجه گرفت که جرم بسیار چگال و با بار مثبت (زیرا پرتو آلفا ۲ بار مثبت دارد) و متمرکز در محلی از اتم قرار دارد که بررسی‌های دقیقتر این محل را مرکز اتم مشخص نمود نام این محل هسته گذاشته شد.[۱]

    ویژگی‌ها[ویرایش]

    اندازه و شکل هسته[ویرایش]

    اندازهٔ هسته‌ها ۱۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ برابر کوچک‌تر از اندازهٔ اتم‌ها هستند. در عین حال بیش از ۹۹٪ جرم اتم را تشکیل می‌دهند. هسته از هستک‌های (نوکلئون‌های) نوترون و پروتون تشکیل شده که گشتاور مغناطیسی دارند و ساکن نیستند. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که هسته به شکل تقریبی کروی یا بیضوی از مرتبهٔ فرمی (فمتو متر) است که عملاً چگالی آن برای تمام هسته‌ها ثابت است. اندازهٔ هسته بسته به تعداد هستک‌ها از رابطهٔ زیر بدست می‌آید:

    که

    r 0 1.1 1.4 10 15  m {\displaystyle r_{0}\approx 1.1-1.4\cdot 10^{-15}{\mbox{ m}}}

    چگالی بار الکتریکی هسته از مرکز به شعاع تا نزدیکی شعاع R_n تقریباً ثابت است و سپس با شیب تند زیر صفر می‌شود:

    ρ ( r ) = ρ 0 1 + exp ( r R n 0.228 a ) {\displaystyle \rho (r)={\frac {\rho _{0}}{1+\exp \left({\frac {r-R_{n}}{0.228a}}\right)}}}

    که تقریبی برای هسته‌های کروی-هسته‌هایی که لایه ظرفیتشان پر است. - است؛ و برای دیگر هسته‌ها اختلاف بیشتر است.

    پایداری هسته[ویرایش]

    هسته‌ها به دلایلی مانند دافعهٔ پروتون‌ها نمی‌توانند به راحتی هر ترکیبی از نوترون و پروتون را داشته باشند و در نسبت‌هایی پرتوزا یا ناپایدارند. همچنین هسته یا هستک‌ها به تنهایی خارج از اتم ناپایدارند. به عنوان مثال نوترون تنها، بارابطهٔ زیر با نیمه عمر حدود ۱۲ دقیقه واپاشی می‌کند:

    n 0 p + + e + ν ¯ e {\displaystyle n^{0}\to p^{+}+e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}}

    با این حال وقتی در هسته قرار دارد یا در نزدیکی هسته است، با توجه به این که هستک‌ها هم از ذرات دیگری با علامت مثبت منفی و خنثی تشکیل شده‌اند، با رابطه‌های زیر با یکدیگر تبادل دارند:

    { n 0 p + + π p + n 0 + π + {\displaystyle {\begin{cases}n^{0}\rightleftarrows p^{+}+\pi ^{-}\\p^{+}\rightleftarrows n^{0}+\pi ^{+}\end{cases}}}

    منابع[ویرایش]

    منبع مطلب : fa.wikipedia.org

    مدیر محترم سایت fa.wikipedia.org لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    ساختار هسته

    ساختار هسته

    آیا هسته هم مانند اتم دارای اجزاء کوچکتری است؟ چه نیرویی آن ها را به هم پیوند می‌دهد؟

    در اوایل قرن بیستم، سؤال هایی اساسی برای دانشمندان مطرح شدند. 

    در آن زمان دانشمندان اتم را شامل یک هسته و الکترون هایی که در اطراف آن در چرخشند، می‌دانستند، در ضمن هر اتم از اتم دیگر به خاطر هسته ی متفاوتی که داشت، متمایز می‌شد. خواص شیمیایی متفاوت آن ها نیز به مقدار بار الکتریکی هسته بستگی داشت.

    به عنوان مثال هیدروژن دارای یک الکترون منفی و یک هسته با بار مثبت است در حالی که اکسیژن دارای 8 الکترون با بار منفی و هسته ایی با بار 8+ است. اتم‌ها تنها با گسیل الکترون یا دریافت الکترون با مواد اطراف خود ارتباط پیدا می‌کنند، بنابراین در واکنش‌های شیمیایی عنصر عوض نمی شود. 

    حال برویم سراغ هسته. همان طور که می‌دانید اورانیوم از خود ذرّات α گسیل می‌کند یعنی ذره ای با جرمی چهار برابر جرم هسته هیدروژن. این ذره از کجا آمده است؟ این سۆال جدی و مهمی بود زیرا در اطراف هسته فقط الکترون قرار دارد. آیا این ذره از هسته اتم جدا شده است؟

    بدین شکل دانشمندان برای هسته اتم جزء ریزتری در نظر گرفتند. در سال 1243 شمسی (1914 م) رادرفورد چنین ادعا نمود که: باری کوچکتر از بار الکترون یا بار هسته هیدروژن وجود ندارد. به همین خاطر هسته هیدروژن را پروتون (Poroton) نامید که واژه ای بر گرفته از یک واژه یونانی به معنی نخست است.

    برای هسته‌های دیگر هم به ازای هر یک بار الکتریکی، یک پروتون در نظر گرفت. اما یک مشکل مهم پیش آمد. به عبارتی جرم هسته‌ها با جرم پروتون هایی که داشتند برابر نمی شد. به عنوان مثال جرم هسته هلیوم 4 برابر جرم هیدروژن است، در حالی که بار هسته آن 2 بار مثبت است و طبق قاعده ایی که رادرفورد گفت باید جرم آن 2 برابر جرم هیدروژن می‌بود. در هسته‌های سنگین تر وضع بدتر بود. به عنوان مثال جرم هسته اورانیوم 238 برابر جرم هسته هیدروژن است در حالی که بار آن 92 مثبت است.

    به نظر شما این جرم اضافی از کجا ناشی شده است؟ چه چیزی باعث می‌شود که جرم هسته از قاعده رادرفورد تبعیت نکند؟

    دانشمندان درون هسته را مورد کاوش قرار دادند تا علت این اختلاف جرم را بیابند. در سال 1311 شمسی (1932 م) "چدویک" دانشمند انگلیسی، جوابی برای آن یافت. در آن زمان اتاقکی به نام اتاقک ابر وجود داشت که رد و مسیر حرکت ذره باردار در آن مشخص می‌شد زیرا هنگام عبور ذرّات باردار از درون بخار آب، قطره‌های ریز آب دور آن ها جمع می‌شدند و مسیر حرکت ذره توسط قطره‌های آب به جا مانده و مشخص می‌شد. در شکل زیر یک اتاق ابر و مسیر ذرّات را در آن می‌بینید.

    بنابراین چدویک هنگام بمباران بریلیوم توسط ذرّات α با ذرّات جدیدی رو به ‌رو شد که رد آن ها در اتاقک ابر بر جای نمی ماند. پس باید بدون بار الکتریکی باشند. از طرف دیگر جرم آن ها باید نزدیک جرم پروتون باشد چرا که از هسته پارافین، پروتون جدا می‌کند. چدویک نام آن را "نوترون" (Neutron) گذاشت که یک واژه لاتینی به معنی نه مثبت و نه منفی است.

    در شکل مقابل اتاقک ابری را می‌بینید که محل تولید نوترون با علامت + مشخص شده است.

    با فرض وجود نوترون مشکل قاعده رادرفورد حل شد. حال دانشمندان چیزی درون هسته کشف کرده بودند که جرم هسته را بدون افزایش بار آن، افزایش می‌داد. بنابراین مشخص شد هسته از دو نوع ذره به نام‌های پروتون و نوترون ساخته شده است و جرم آن ها نیز برابر است. به پروتون و نوترون درون هسته نوکلئون می‌گویند. بنابراین وقتی ذره α از هسته‌ای جدا می‌شود اتفاق زیر برای آن هسته روی می‌دهد.

    در جدول زیر جرم و بار اجزاء اتم مقایسه شده اند.

    تعداد پروتون‌های هسته را عدد اتمی می‌گویند و با Z  نشان می‌دهند. تعداد نوترون‌های هسته را عدد نوترونی می‌گویند و با N  نشان می‌دهد. تعداد کل نوکلئون‌های هسته (مجموع پروتون و نوترون) را عدد جرمی می‌گویند و با A نشان می‌دهند. بنابراین داریم: A=Z + N

    هسته هر اتم را به صورت زیر با قرار دادن A ،Z  و N در جای مناسب نشان می‌دهند.

    به عنوان  مثال:

    مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

    تنظیم: مریم فروزان کیا

    منبع مطلب : article.tebyan.net

    مدیر محترم سایت article.tebyan.net لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

    جواب کاربران در نظرات پایین سایت

    مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    میخواهید جواب یا ادامه مطلب را ببینید ؟
    مهدی 8 روز قبل
    0

    نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.

    برای ارسال نظر کلیک کنید