Атом

Вещества состоят из атомов. Атом — частица вещества очень малых размеров и массы. Это самая маленькая часть химического элемента, которая является носителем его свойств.Слово «атом» происходит от греческого атород — «неделимый», и таковой эта частица считалась долгие века. Однако уже в начале XX в. стала известна структура атома.

Из чего состоят

Атом состоит из атомного ядра и электронной оболочки. Сто лет назад считалось, что электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца. Так часто изображают атом для упрощения. На самом деле невозможно определить точку, где в данный момент находится электрон. Электрон заряжен отрицательно, а ядро — положительно. Само ядро также состоит из элементарных частиц — протонов и нейтронов. Протоны имеют положительный заряд, а нейтроны электрически нейтральны. Обычно атом нейтрален. Это справедливо, когда число протонов в ядре такое же, как число электронов. Если у атома на внешней орбите имеется один или несколько дополнительных электронов, он превращается в отрицательно заряженный ион (анион). Если у атома на внешней орбите недостает одного или нескольких электронов, он превращается в положительно заряженный ион (катион). Таких ионов очень много в различных растворах.

Изотопы

Такие атомы называются изотопами (разновидностями) одного и того же элемента. Существует единственный из стабильных атомов, у которого в ядре вообще нет нейтронов, а имеется только один протон. Вокруг ядра вращается (точнее, создает оболочку) один электрон. Это легкий водород, или протий. Существует также тяжелый водород — дейтерий. У него в ядре имеются две частицы — протон и нейтрон. Есть еще и сверхтяжелый водород — тритий. У него в ядре имеются три частицы — один протон и два нейтрона. А электрон у всех этих изотопов один. Вода, образованная дейтерием, называется тяжелой водой.

Есть ли у атомов крючки?

Понятие об атоме как самой маленькой неделимой частице материи ввели более 2000 лет назад философы Древней Индии и Древней Греции. Греческий философ Демокрит говорил: «Нет ничего, кроме атомов, вечно движущихся в бесконечной пустоте». Он считал, что свойства вещества определяются формой, массой и другими свойствами атома. По Демокриту, огонь обжигает потому, что атомы огня острые, твердые тела такие потому, что их атомы шероховаты и намертво сцеплены друг с другом. Философ Эпикур писал, что этого не может быть, ведь крючки у атомов обломались бы. Но до открытия истинной структуры атома было еще далеко.

Условия ядерной реакции

Тяжелые ядра некоторых элементов, например урана, при определенных условиях разваливаются на два осколка. Однако это не просто осколки, а многозарядные ионы, которые разлетаются в разные стороны. При этом выделяется огромное количество энергии.тке. Кто же является инициатором реакции ядерного деления? Дело в том, что ядро урана само по себе никогда не делится. Чаще всего для того, чтобы деление произошло, необходим минимальный энергетический толчок. Этот процесс можно сравнить с катанием на лыжах с довольно пологого склона: чтобы скатиться вниз, нужно оттолкнуться палками. А при делении урана такой незначительный толчок производит нейтрон. Да, именно нейтрон и является инициатором ядерных реакций.

Можно ли управлять ядерной реакцией

Теперь тебе понятно, что протекание таких реакций полностью зависит от количества нейтронов. Если оно будет увеличиваться с огромной скоростью, то также будет расти и количество энергии, выделяемой в результате реакции. Однако ученые научились управлять ядерными реакциями, т.е. изменять количество нейтронов, принимающих в них участие. И делают они это посредством введения в систему веществ и материалов, которые интенсивно захватывают нейтроны, но без процесса деления.

Кто открыл радиоактивность

Французский физик Антуан Анри Беккерель был первым, кто в 1896 г. открыл радиоактивность. Он работал с фосфоресцентными минералами (такие минералы светятся после пребывания на солнце в течение некоторого времени). Один из дней, когда ученый решил проводить очередные опыты, оказался пасмурным. Беккерель принял решение дождаться ясной погоды и отложил минерал (соль урана) на несколько дней, предварительно положив фотографическую пластинку поверх соли и завернув все в черную ткань. Спустя несколько дней он обнаружил, что соли урана испускают неизвестное излучение, которое способно проникать через непрозрачные для света препятствия и вызывать почернение фотоэмульсии.В момент открытия радиоактивности этого термина еще не существовало. Его придумала Мария Склодовская-Кюри, которая вместе со своим супругом Пьером Кюри также исследовала эти явления. Спустя два года после опытов Беккереля супруги Кюри обнаружили радиоактивность тория и открыли два новых элемента — полоний (Ро) и радий (Ra). В 1903 г. Пьер и Мария Кюри вместе с Антуаном Беккерелем разделили Нобелевскую премию по физике за открытие

Для того чтобы какой-либо процесс можно было использовать для получения энергии, необходимо, чтобы выделение энергии было самоподдерживающимся. Что это означает? Давай разберем на примере костра. Как правило, костер мы один раз зажигаем при помощи спички, а дальше он горит сам. Вряд ли костер, в который постоянно приходилось бы подбрасывать зажженные спички, был бы интересен с точки зрения получения энергии.Процесс деления урана также считается самоподдерживающимся, т.е. хорош он тем, что за один акт деления ядра урана возникают новые нейтроны. Согласно статистике, на 10 актов деления ядра образуется 24 нейтрона: приблизительно 2,4 нейтрона на одну реакцию. Такое явление и называется цепной ядерной реакцией.