Домашняя страница › Индекса Многоязычнoго Архива › Атом

 Топ 10 статей Направляющий выступ Hitchhiker к галактике (игра компьютера) Pablo Neruda Zaara (серии TV) Clownfish Экстраполяция Великобританское королевская семья Римские цифры Силикат натрия Декартовая система координат Типы незанятости

News:

Атом

Атом гелия
Иллюстрация гелий атом, показывать ядро (пинк) и облако электрона распределение (чернота). Ядро (верхнее право) находится в реальности сферически симметричной, хотя для более осложненных ядр это не будет всегда случаем. Черное адвокатское сословие одним ångström, равно до 10−10 m или 100.000 fm.
Классифицирование
Самое малое узнанное разделение a химически элемент
Свойства
Массовый ряд: 1.67×10-24 к 4.52×10-22 g Платы за електроэнергию: нул (нейтраль), или ион обязанность Диаметр ряд: 62 pm (Он) до 520 pm (Cs) (страница данных) Компоненты: Электроны и компакт ядро протоны и нейтроны

атом самая малая частица состоит из a химически элемент. Атом consist of облако электрона то окружает плотную ядро. Это ядро содержит положительн поручено протоны и электрически нейтраль нейтроны, тогда как окружающее облако составлено отрицательно после того как оно поручено электроны. Когда число протонов в ядре приравнивает число электронов, атом будет электрически нейтралью; в противном случае оно ион и имеет сетчатый положительный или отрицательный заряд. Атом расклассифицирован согласно своему числу протонов и нейтронов: число протонов обусловливает химически элемент и число нейтронов обусловливает изотоп того элемента. Принципиальная схема атома как нераздельный компонент дела сперва была предложена мимо раньше Индийско и Греческо philosophers. В 17th и 18th столетиях, chemists при условии физическая основа для этой идеи путем показывать что некоторые вещества не смогли быть дальнейшими break down химически методами. Во время последних - th 19 и предыдущее - 20 столетий th, физики открынные subatomic компоненты и структура внутри атома, таким образом демонстрируя что «атом» не был нераздельн. Принципы механики суммы использовал к успешно модель атом.^[1][2]

По отношению к ежедневному опыту, атомы будут предметами minuscule с proportionately малюсенькими массами которыми можно только наблюдать индивидуально использовать специальные аппаратуры such as просматривая микроскоп прокладывать тоннель. Больше чем 99.9% из массы атома сконцентрированы в ядре,^[3] при протоны и нейтроны имея о равной массе. В атомах с too many или too few нейтронов по отношению к числу протонов, ядро неустойчиво и subject to радиоактивный спад.^[4] Электроны окружая ядро занимают комплект конюшни уровни энергии, или орбитали, и они переход чонсервной банкы между этими положениями абсорбциой или излучением фотоны та спичка разницы в энергии между уровнями. Электроны обусловливают химически свойства элемента, и сильно влияют на атом магнитно свойства.

Содержание 1 История 2 Компоненты 2.1 Частицы Subatomic 2.2 Ядро 2.3 Облако электрона 3 Свойства 3.1 Ядерные свойства 3.2 Масса 3.3 Размер 3.4 Радиоактивный спад 3.5 Магнитный момент 3.6 Уровни энергии 3.7 Значность 3.8 Положения 4 Идентификация 5 Начало и настоящее положение дел 5.1 Nucleosynthesis 5.2 Земля 5.3 Редкие и теоретические формы 6 См. также 7 Справки 7.1 Примечания 7.2 Справки книги 8 Внешние соединения

История

Главным образом статьи: Атомная теория и Atomism

Принципиальная схема дело составлено дискретно блоки и нельзя разделить в произвольно малюсенькие количества вокруг на тысячелетия, но эти идеи были основаны в абстрактном, философски рассуждении rather than экспериментации и эпирическом замечании. Природа атомов в общем соображении поменяла значительно излишек время и между культурами и школами, и часто имела духовные элементы. Однако, основная мысль атома было принято тысячами научных работников лет более поздно потому что оно шикарно объяснило новые открытия в поле химии.^[5]

Самые предыдущие справки к принципиальной схеме атомов date back к стародедовская Индия в 6-ом столетии BCE.^[6] Nyaya и Vaisheshika школы начали разработанное теории как атомы совместили в более сложные предметы (сперва в парах, после этого триах пар).^[7] Справки к атомам в западе вытекли столетие более поздно от Leucippus чей студент, Democritus, systemized его взглядам. В приблизительно 450 BCE, Democritus чеканило термину átomos (Греческо ἄτομος), которое намеревается «uncuttable» или «самая малая нераздельная частица дела», т.е., что-то которое нельзя разделить. Хотя индийские и греческие принципиальные схемы атома были основаны чисто на общем соображении, самомоднейшая наука сохраняла имя ое Democritus.^[5]

Более дальнеиший прогресс в вникании атомов не произойти до науки химия начал превращаться. В 1661, естественный philosopher Роберт Boyle опубликовано Sceptical Chymist в он поспорил что дело было составлено различных комбинаций по-разному «corpuscules» или атомов, rather than классические элементы воздуха, земли, пожара и воды.^[8] В 1789 элемент термине был определен французским nobleman и научным исследователем Antoine Lavoisier намереваться основные вещества не смогли быть дальнейшими break down методами химии.^[9]

В 1803, англичанин Джон Dalton, инструктор и естественный philosopher, использовали принципиальную схему атомов для того чтобы объяснить почему элементы всегда реагировали in a ratio of малое whole number- закон множественных пропорций- и почему некоторые газы растворили более лучше в воде чем другие. Он предложил что каждый элемент consist of атомы одиночного, уникально типа, и что эти атомы смогли соединить to each other, сформировать смеси химиката.^[10][11]

Дополнительное утверждение теории частицы (и выдвижением атомная теория) о в 1827 когда botanist Коричневый цвет Роберт использовал a микроскоп посмотреть зерна пыли плавая в воду и открынные что они двинули о явлении erratically-a стало известный как «Броуновское движение". J. Desaulx предложенное в 1877 что явление было причинено термально движением молекул воды, и в 1905 Альберт Эйнштейн произвел первое математический анализ движения, таким образом подтверждающ предположение.^[12][13]

Физик J. J. Thomson, через его работу дальше лучи катода в 1897, открыно электрону и своей subatomic природе, который разрушили принципиальную схему атомов как был нераздельными блоками.^[14] Thomson верило что электроны были распределены повсеместно в атом, при их обязанность сбалансированная присутсвием равномерного моря положительной обязанности ( модель пудинга сливы).

Однако, в 1909, исследователя под направлением физика Эрнест Rutherford бомбардировал лист сусальное золото с ионами гелия и открыл что малый процент был отклонен через гораздо большле углы чем предсказал использующ предложение Thomson. Rutherford интерпретировало эксперимент по сусальное золото как предлагающ что положительная обязанность атома и большой части из своей массы была сконцентрирована в ядре на центре атома ( Модель Rutherford), при электроны двигая по орбите оно полюбите планеты вокруг солнца. Положительн порученные ионы гелия проходя close to это плотное ядро после этого были бы отклонены прочь на гораздо остре углах.^[15]

Пока экспериментирующ с продуктами радиоактивный спад, в 1913 radiochemist Фредерик Soddy открыно что там показано для того чтобы быть больше чем один тип атома на каждом положении на периодической таблице.^[16] Термина изотоп чеканил мимо Маргарет Тод как целесообразное имя для по-разному атомов принадлежат к такому же элементу. J.J. Thomson создало метод для отделять типы атома через его работу на ионизированных газах, которые затем вели к открытию стабилизированных изотопов.^[17]

Между тем, в 1913, физик Niels Bohr модель откорректированного Rutherford путем предлагать что электроны были ограничены в ясно определенные орбиты, и смогла поскакать между этими, но не смогла свободно закрутить в спираль внутрь или наружу в промежуточных положениях.^[18] Электрон должен поглотить или испустить специфически количество энергии к переходу между этими фикчированными орбитами. Когда свет от нагретого материала пропускает через a призма, оно произвело пестротканое спектр. Возникновение фикчированного линии в этом спектре успешно объяснил орбитальными переходами.^[19]

В 1926, Erwin Schrödinger, использующ Луис de Broglie'начатое предложение 1924 s частицы поступают в объем как волны, математически модели атома который описал электроны как трехмерно формы волны, rather than частицы пункта. Последствие использования форм волны описать электроны что математически невозможно получить точные значения для оба положение и момент частицы в то же самое время; это стало известный как принцип неопределенности. В этой принципиальной схеме, потому что каждом измерении положения одного был в состоянии только получить ряд вероятных значений для момента, и наоборот. Хотя эта модель была трудна визуально для того чтобы conceptualize, она могла объяснить замечания атомного поведения которые ранее модели не смогли, such as некоторое структурно и спектрально картины атомов более больших чем водопод. Таким образом, планетарная модель атома была сброшена in favour of одно которое описало орбитальные зоны вокруг ядра где, котор дали электрон most likely существовать.^[20][21]

Развитие массовый спектрометр позволил точно массу атомов быть измеренным. Приспособление использует магнит для того чтобы согнуть траекторию луча ионов, и количество отклонения обусловлено коэффициентом массы атома к своей обязанности. Chemist Фрэнсис William Aston использовал эту аппаратуру для того чтобы продемонстрировать что изотопы имели по-разному массы. Масса этих изотопов поменяла вызванным количеством интежера, правило whole number.^[22] Объяснение для этих по-разному атомных изотопов подождало открытия нейтрон, нейтральн-порученная частица с массой подобной к протон, физиком Джеймс Chadwick в 1932. Изотопы после этого были объяснены как элементы с таким же числом протонов, но по-разному числи нейтронов внутри ядро.^[23]

В 1950s, развитие улучшено акселераторь частицы и детекторы частицы позволенные научные работники для того чтобы изучить удары атомов двигая на высокие энергии.^[24] Были найдены, что были нейтроны и протоны hadrons, или смеси более малых вызванных частиц quarks. Стандартные модели ядерная физика были начаты успешно объяснили свойства ядра in terms of эти sub-атомные частицы и усилия управляют их взаимодействиями.^[25]

Вокруг 1985, Steven Chu и co-workers на Лаборатории колокола начал метод для понижать температуры использования атомов лазеры. В таком же годе, команда вела мимо D. William. Phillips управил содержать атомы натрия в a магнитная ловушка. Комбинация этих 2 методов и метода основанного на Влияние Doppler, превращено мимо Клод Cohen-Tannoudji и его группа, позволяет немного атомов быть охлаженным к несколько microkelvin. Это позволяет атомы быть изученным с большой точностью, и более поздно водить к открытию Конденсация Bose-Эйнштейн.^[26]

Исторически, одиночные атомы запретительно малы для научных применений. Недавн, приспособления были построены которые используют одиночный атом металла подключенный через органическое ligands к стройке a одиночный транзистор электрона.^[27] Эксперименты были унесены путем поглощать и замедлять одиночное использование атомов охлаждать лазера в полости для того чтобы приобрести более лучшее физическое вникание дела.^[28]

Компоненты

Частицы Subatomic

Главным образом статья: Частица Subatomic

Однако слово атом первоначально обозначил частицу нельзя отрезать в более малые частицы, в самомоднейшем научном использовании, котор атом составлен различного subatomic частицы. Составные частицы атома consist of электрон, протон и, для атомов за исключением hydrogen-1, нейтрон.

Электрон by far наименьшие массивнейшими этих частиц на 9.11×10⁻²⁸ g, с недостатком плата за электроэнергию и размер слишком мало быть измеренным использующ имеющиеся методы.^[29] Протоны имеют положительную обязанность и массу 1.836 раз то из электрона, на 1.6726×10⁻²⁴ g, хотя это может быть уменьшено изменениями к атомному binding энергия. Нейтроны не имеют никакую плату за электроэнергию и имеют свободно массу 1.839 раз масса электронов,^[30] или 1.6929×10⁻²⁴ G. Нейтроны и протоны имеют соответствующее размер-на заказе 2.5×10⁻¹⁵ m- хотя «поверхность» этих частиц остро не определена.^[31]

В Стандартная модель физики, и протоны и нейтроны составлены элементарные частицы вызвано quarks. Quark будет тип фермион, один из 2 основных составов дела- другой быть lepton, of which электрон будет примером. 6 типов quarks, и каждое имеет частично платы за електроэнергию или +2/3 или −1/3. Протоны составлены 2 поднимающие вверх quarks и одно вниз quark, пока нейтрон consist of одно вверх по quark и 2 вниз quarks. Это различение определяет разницу в массе и обязанность между 2 частицами. Quarks hold together сильное ядерные силы, который посредничано мимо gluons. Gluon будет член семьи бозоны, который будут элементарными частицами которые посредничают материальне усилия.^[32][33]

Ядро

Главным образом статья: Атомное ядро

Все связанные протоны и нейтроны в атоме составляют малюсенькое атомное ядро, и собирательно вызовите нуклоны. Радиус ядра приблизительно равн к  fm, где A полное число нуклонов.^[34] Это гораздо малее чем радиус атома, который находится на заказе 10⁵ fm. Нуклоны прыгнуты совместно скоро-заколебанным привлекательным вызванным потенциалом остаточное сильное усилие. На расстояниях мало чем 2.5 fm, это усилие очень более мощно чем электростатическое усилие т причиняет положительн порученные протоны оттолкнуть.^[35]

Атомы этих же элемент имейте такое же число протонов, вызвано атомное номер. Внутри одиночный элемент, число нейтронов может поменять, обусловливать изотоп того элемента. Полное число протонов и нейтроны обусловливают нуклид. Число нейтронов по отношению к протонам обусловливает стабилность ядра, при некоторые изотопы проходя радиоактивный спад.^[36]

Нейтрон и протон будут по-разному типами фермионы. Принцип исключения Pauli a сумма механически произведите эффект запрещает идентично фермионы (such as множественные протоны) от занимать такое же положение суммы физическое в то же самое время. Таким образом каждый протон в ядре должен занять по-разному положение, с своим собственным уровнем энергии, и такое же правило применяется к всем нейтронам. (Это запрещение не применяется к протону и нейтрону занимая такое же положение суммы.)^[37]

Ядро имеет по-разному количество протонов чем нейтроны может потенциальн упасть к более низкому положению энергии до радиоактивный спад причиняет число протонов и нейтронов к близко спичке. В результате, атомы с сопрягая числами протонов и нейтронов более стабилизированн против спада. Однако, with increasing атомное номер, взаимное отталкивание протонов требует, что увеличивая пропорция нейтронов поддерживает стабилность ядра, которое небольш дорабатывает эту тенденцию равных чисел протонов к нейтронам.^[37]

Число протонов и нейтронов в атомном ядре можно доработать, хотя это может требовать очень высоких энергий из-за сильного усилия. Расщепления ядра происходит когда множественные атомные частицы соединяют для того чтобы сформировать более тяжелое ядро, such as через напористое столкновение 2 ядр. На сердечнике солнца, протоны требуют, что энергии KeV 3-10 отжимают их взаимное отталкивание- барьер кулона- и взрыватель совместно в одиночное ядро.^[38] Атомный распад противоположный процесс, причиняя ядро разделить в 2 более малых ядра-обычн через радиоактивный спад. Ядро можно также доработать через бомбардировку частицами или фотонами высокой энергии subatomic. В таких процессах изменяют число протонов в ядре, атом будет атомом по-разному химически элемента.^[39][40]

Масса ядра следуя за реакцией сплавливания чем сумма масс отдельно частиц. Разница между этими 2 значениями испущена как энергия, как описано мимо Альберт Эйнштейн's массоэнергетическая равнозначность формула, E = метросвеча², где m массовая потеря и c будет скорость света. Этот дефицит binding энергия ядра.^[41]

Сплавливание 2 ядр имеют более низкие атомные номера чем утюг и никель будет экзотермичный процесс т выпускает больше энергии чем требует, что принести их совместно.^[42] Будет этим энерги-выпуская процессом делает расщепления ядра внутри звезды self-sustaining реакция. Для более тяжелых ядр, полная binding энергия начинает уменьшать. То намеревается процессы сплавливания с ядрами имеют более высокие атомные номера будет эндотермический процесс. Эти более массивнейшие ядра не могут пройти реакцию сплавливания energy-producing может вытерпеть гидростатическое уравновешение звезды.^[37]

Облако электрона

Главным образом статья: Облако электрона

Электроны в атоме привлечены к протонам в ядре электромагнитное усилие. Это усилие связывает электроны внутри электростатическо потенциальное добро окружающ более малое ядро, которое намеревается что внешний источник энергии необходим для того НОП электрон для того чтобы избеубежать. Более близок электрон к ядру, больш привлекательное усилие. Следовательно электроны прыгают почти центр потенциального добра требуют, что больше энергии избегает чем те на экстерьере.

Электроны, как другие частицы, имеют свойства и a частица и волна. Облако электрона будет зоной внутри потенциального добра где каждый электрон формирует тип трехмерного стоящая волна- форма волны не двигает по отношению к ядру. Это поведение определено атомная орбиталь, математически функция которая характеризует вероятность что покажется, что был электрон на определенном положении когда свое положение будет измерено. Только дискретное (или quantized) установите этих орбиталей существуйте вокруг ядра, по мере того как другие по возможности картины волны быстро распадутся в более стабилизированную форму.^[43] Орбитали могут иметь one or more звенеть или структуры узла, и они отличают от себя в размере, форме и ориентации.^[44]

Каждая атомная орбиталь соответствует к частности уровень энергии электрона. Электрон может изменить свое положение к уровню более высокой энергии путем поглощение a фотон с достаточно энергией, котор нужно форсировать его в новое положение суммы. Likewise, до конца самопроизвольно излучение, электрон в положении более высокой энергии может упасть к более низкому положению энергии пока излучающ сверхнормальную энергию как фотон. Эти характерные значения энергии, определенные разницами в энергиях суммы заявляет, ответственн для атомные спектральные линии.^[43]

Количество энергии нужное для того чтобы извлечь или добавить электрон ( энергия электрона binding) далеко чем binding энергия нуклонов. Например, оно требует eV только 13.6 к прокладке a земл-положение электрон от атома водопода.^[45] Атомы электрически нейтраль если они имеют равное количество протонов и электронов. Атомы имеют или дефицит или остаток электронов вызваны ионы. Электроны самые далекие от ядра могут быть перенесены к другим близрасположенным атомам или поделены между атомами. этим механизмом, атомы могут к скрепление в молекулы и другие типы химически смеси как ионно и ковалентно сеть кристаллы.^[46]

Свойства

Ядерные свойства

Главным образом статья: изотоп

определением, VSе 2 атома с идентичным номером протоны в их ядрах принадлежите к этим же химически элемент. Атомы с таким же числом протонов но по-разному номером нейтроны будьте друг изотопы такого же элемента. Атомы водопода, например, всегда имеют только одиночный протон, но изотопы существуют без нейтронов (hydrogen-1, иногда после того как я вызван protium, by far самой общей формой), один нейтрон (дейтерий) и 2 нейтрона (тритий).^[47] Известные элементы формируют непрерывный ряд атомных номеров от водопода с одиночным протоном до элемента 118 протонов ununoctium.^[48] Все известные изотопы элементов с атомными номерами greater than 82 радиоактивны.^[49][50]

Около 339 нуклидов происходят естественно на земле, of which 269 (около 79%) стабилизированн.^[51] химически элементов, 80 имеют one or more стабилизированные изотопы. Элементы 43, 61, и все элементы пронумерованные 83 или высокое не имеют никакие стабилизированные изотопы. Как правило, для каждого атомного номера (каждого элемента) только пригорошня стабилизированных изотопов, средний 3.4 стабилизированных изотопа в элемент который имеет любые стабилизированные изотопы. Элементы 16 имеют только одиночный стабилизированный изотоп, пока самое большое число стабилизированных изотопов наблюдаемых для любого элемента 10 (для природная стихия олово).^[52]

Стабилность изотопов повлияна на коэффициентом протонов к нейтронам, и также by presence of некоторые «волшебные числи» нейтронов или протонов которые представляют закрытые и заполненные раковины суммы. Эти раковины суммы соответствуют к комплекту уровней энергии в пределах модель раковины ядра. 269 известных стабилизированных нуклидов, только 4 имеют и сверхсчетное количество протонов и сверхсчетное число нейтронов: ²H, ⁶Li, ¹⁰B и ¹⁴N. Также, только 4 naturally-occurring, радиоактивные сверхсчетн-сверхсчетные нуклиды имеют полувыведение над миллиардом летами: ⁴⁰K, ⁵⁰V, ¹³⁸La и ^180mTa. Большинств сверхсчетн-сверхсчетные ядра высоки неустойчивы по отношению к бета спад, потому что продукты спада ровн-ровны, и поэтому сильно прыгните, из-за ядерные спаривая влияния.^[52]

Масса

Главным образом статья: Атомная масса

Потому что значительное большинство массы атома приходит от протонов и нейтронов, полное число этих частиц в атоме вызвано массовое номер. масса атома на остальных часто выраженное использование унифицированный атомный массовый блок (u), который также вызвано Dalton (Da). Этот блок определен как двенадцатая из массы свободно нейтрального атома carbon-12, который будет приблизительно 1.66×10⁻²⁴ G.^[53] hydrogen-1, самый светлый изотоп водопода и атом с самой низкой массой, имеют атомный вес 1.007825 U.^[54] Атом имеет массу приблизительно равную к массовому номеру рас атомный массовый блок.^[55] Самая тяжелая стабилизированный атом lead-208,^[49] с массой 207.9766521 U.^[56]

Как ровная самые массивнейшие атомы будут далеким слишком светом, котор нужно работать с сразу, chemists вместо используют блок моли. Определяют моль таким что одна моль любого элемента всегда будет иметь такое же число атомов (о 6.022×10²³). Это номер было выбрано так НОП если элемент имеет атомную массу 1 u, то моль атомов того элемента будет иметь массу 1 G. Углерод, например, имеет атомную массу 12 u, поэтому моль атомов углерода весит G. 12.^[53]

Размер

Главным образом статья: Атомный радиус

Атомы нуждаются well-defined наружной границе, поэтому размеры обычно описаны in terms of расстояния между 2 ядрами когда 2 атома соединены в a химическое соединение. Радиус меняет с положением атома на атомной диаграмме, типе химического соединения, числе соседских атомов (номер координации) и a сумма механически свойство известное как закрутка.^[57] На периодическая таблица природная стихия, размер атома клонит увеличить двигая вниз с колонок, но уменшения двигая через рядки (левые к праву).^[58] Следовательно, самый малый атом будет гелием с радиусом 32 pm, пока один из самого большого caesium на 225 pm.^[59] Этими размерами будут тысячи времен более малых чем длинами волны свет (400–700 нанометр) так они не могут быть осмотренным использованием оптически микроскоп. Однако, индивидуальными атомами можно наблюдать использовать a просматривая микроскоп прокладывать тоннель.

Некоторые примеры продемонстрируют minuteness атома. Типичные людские волосы около 1 миллион атомов углерода в ширине.^[60] Одиночное падение воды содержит около 2 sextillion (2×10²¹) атомы кислорода, и дважды число атомов водопода.^[61] Одиночная карат диамант с массой 0.2 g содержит около 10 sextillion атомы углерод.^[62] Если яблоко было magnified к размеру земли, то атомы в яблоке были бы приблизительно размером первоначально яблока.^[63]

Радиоактивный спад

Главным образом статья: Радиоактивный спад

Каждый элемент имеет one or more изотопы имеют неустойчивые ядра subject to радиоактивный спад, причиняющ ядро испустить частицы или электромагнитное излучение. Радиоактивность может произойти когда радиус ядра большие сравненный с радиусом сильного усилия, которое только действует излишек расстояния на заказе 1 fm.^[64]

3 главным образом формы радиоактивного спада:^[65][66]

• Спад альфаы причиняет когда ядро испускает частицой альфаы, которая будет ядро гелия consist of 2 протона и 2 нейтрона. Результатом излучения будет новый элемент с низким атомное номер.
• Бета спад регулирует слабое усилие, и результаты от преобразования нейтрона в протон, или протон в нейтрон. Первое сопровожено излучением электрона и antineutrino, пока побочные причины излучение a поситрон и a нейтрино. Излучения электрона или поситрона вызваны бета частицами. Бета спад или увеличивает или уменьшает атомное номер ядра одним.
• Gamma спад результаты от изменения в уровне энергии ядра к более низкому положению, resulting in излучение электромагнитного излучения. Это может произойти следующ за излучением альфаы или бета частицой от радиоактивного спада.

Каждый радиоактивный изотоп имеет характерный период- временени разложения полувыведениечто обусловливает количеством времени необходимым для половины образца распасться. Это степенный спад обрабатывайте устоичив уменьшает пропорцию остального изотопа 50% каждое полувыведение. Следовательно после того как 2 полувыведения пройдут только 25% из изотопа будет, и так далее.^[64]

Магнитный момент

Главным образом статьи: Момент диполя электрона магнитный и Ядерный магнитный момент

Элементарные частицы обладают свойством внутреннеприсущей суммы механически известный как закрутка. Это аналогично к угловой момент предмета закручивает вокруг своего центр масс, хотя strictly speaking поверены, что будут пункт-как и не могут быть сказаны, что эти частицы вращали. Закрутка измерена в блоках уменьшенное Константа Planck (), с электронами, протоны и нейтроны все имея ½ закрутки , или «½ закрутки». В атоме, электроны в движении вокруг ядро обладайте орбитальный угловой момент в дополнение к их закрутке, пока ядро само обладает угловым моментом из-за своей ядерной закрутки.^[67]

магнитное поле произведено атом-своим магнитный момент- обусловливает этими различными формами углового момента, как раз по мере того как вращать поручил предмет классически производит магнитное поле. Однако, самый доминантный вклад приходит от закрутки. Из-за природы электронов для того чтобы повиноваться Принцип исключения Pauli, в котором никакие 2 электрона не могут быть найдены в этих же положение суммы, связанные электроны спаривают вверх по друг с другом, с одним членом каждой пары в закрутке вверх по положению и другим в противоположности, закрутка вниз заявляет. Таким образом эти закрутки отменяют вне, уменьшающ полный магнитный момент диполя до нул в некоторых атомах с ровным числом электронов.^[68]

В сегнетомагнитно элементы such as утюг, сверхсчетное количество электронов водят к unpaired электрону и сетчатому общему магнитному моменту. Орбитали соседских атомов перекрывают и достигано более низкое положение энергии когда закрутки unpaired электронов выровняны друг с другом, процесс известно как взаимодействие обменом. Когда магнитные моменты сегнетомагнитных атомов line up, материал может произвести measurable макроскопическое поле. Парамагнитные материалы имейте атомы с магнитными моментами line up в случайно направлениях когда никакое магнитное поле не присутствует, но магнитные моменты индивидуальных атомов line up in the presence of поле.^[69][68]

Ядро атома может также иметь сетчатую закрутку. Нормальн эти ядра выровняны в случайно направлениях из-за термально уравновешение. Однако, для некоторых элементов (such as xenon-129) по возможности к поляризовывайте значительно пропорция ядерных положений закрутки TAK, CTO они будут выровняны в таком же вызванном условии направления- hyperpolarization. Это имеет важные применения внутри воображение магнитного резонанса.^[70][71]

Уровни энергии

Главным образом статьи: Уровень энергии и Атомная спектральная линия

Когда электрон прыгнут к атому, он имеет a потенциальная энергия то обратно пропорционально к своему расстоянию от ядра. Это измерено количеством unbind необходимо энергией электрон от атома, и обычно уступано блоки electronvolts (eV). В модели суммы механически, связанный электрон может только занять комплект положений центризованных на ядре, и каждое положение соответствует к специфически уровню энергии. Самое низкое положение энергии связанного электрона вызвано статусом минимальной энергии, пока электрон на уровне более высокой энергии находится в возбуженном положении.^[72]

Для того НОП электрон к переходу между 2 по-разному положениями, ему должен поглотить или испустить a фотон на энергии сопрягая разницу в потенциальной энергии тех уровней. Энергия испущенного фотона пропорциональна к своему частота, поэтому эти специфически уровни энергии появляются как определенные полосы в электромагнитный спектр.^[73] Каждый элемент имеет характерный спектр может зависеть на ядерный заряд, subshells заполненных электронами, электромагнитных взаимодействиях между электронами и другими факторами.^[74]

Когда непрерывный спектр энергии пропущен через газ или плазму, некоторые из фотонов поглощены атомами, причиняя электроны изменить их уровень энергии. Те возбуженные электроны остают пределом к их атому самопроизвольно испустят эту энергию как фотон, перемещающ в случайно направление, и так падение back to более низкие уровни энергии. Таким образом атомы поступают как фильтр формирует серию темноты полосы абсорбциы в выходе энергии. (Наблюдатель осматривая атомы от по-разному направления, которое не вклюает непрерывный спектр в предпосылку, вместо увидит серию линии излучения от фотонов испущенных атомами.) Спектроскопическо измерения прочности и ширины спектральные линии позвольте состав и физические свойства вещества, котор нужно обусловить.^[75]

Тщательное изучение спектральных линий показывает что некоторые показывают a точная структура разделять. Это происходит из-за соединение закручивать-орбиты, который будет взаимодействием между закруткой и движением outermost электрона.^[76] Когда атом находится в внешнем магнитном поле, спектральные линии будут разделением в 3 или больше компонента; вызванное явление Влияние Zeeman. Это причинено взаимодействием магнитного поля с магнитным моментом атома и своих электронов. Некоторые атомы могут иметь многократную цепь конфигурации электрона с таким же уровнем энергии, который таким образом появляются как одиночная спектральная линия. Взаимодействие магнитного поля с атомом переносит эти конфигурации электрона к небольш по-разному уровням энергии, resulting in множественные спектральные линии.^[77] Присутсвие внешнего электрическое поле смогите причинить соответствующие разделять и переносить спектральных линий путем дорабатывать уровни энергии электрона, вызванное явление Штарковское влияние.^[78]

Если связанный электрон находится в возбуженном положении, то взаимодействуя фотон с правильной энергией может причинить простимулированное излучение фотона с сопрягая уровнем энергии. Для этого, котор нужно произойти, электрон должен упасть к более низкому положению энергии которое имеет разницу в энергии сопрягать энергию взаимодействуя фотона. Испущенный фотон и взаимодействуя фотон после этого двинут параллельно и с сопрягая участками. That is, картины волны 2 фотонов будут синхронизированы. Это физическое свойство использовано для того чтобы сделать лазеры, который может испустить когерентный луч света энергия в узкой частотной полосе.^[79]

Значность

Главным образом статья: Значность (химия)

Outermost раковина электрона атома в своем uncombined положении известна как раковина значности, и электроны в что раковина вызвана электроны значности. Число электронов значности обусловливает bonding поведение с другими атомами. Атомы клонат к химически прореагируйте друг с другом in a manner то заполнит (или опорожнить) их наружные раковины значности.^[80]

химически элементы часто показывайте в a периодическая таблица то lay out для показа рецидивируя химически свойств, и элементы с таким же числом электронов значности формируют группу которую выравнивают в такой же колонке таблицы. (Горизонтальные рядки соответствуют к завалке раковины суммы электронов.) природная стихия на далеко right of таблица имеют их внешнюю оболочку вполне заполненную с электронами, которая приводит к в химически инертных элементах известных как благородные газы.^[81][82]

Положения

Главным образом статьи: State of matter и Участок (дело)

Количества атомов найдены в по-разному положениях дела зависят на физических условиях, such as температура и давление. Путем менять условия, материалы консервируют переход твердые тела, жидкости, газы и плазмы.^[83] Внутри положение, материал может также существовать в по-разному участках. Примером этого будет твердый углерод, который может существовать как графит или диамант.^[84]

На температурах close to абсолют нул, атомы могут сформировать a Конденсат Bose-Эйнштейн, на котором влияния суммы пункта механически, которые нормальн только наблюдаются на атомном маштабе, будут явно на макроскопическом маштабе.^[85][86] Это super-cooled собрание атомов после этого поступает как одиночная Супер атом, который может позволить основные проверки поведения суммы механически.^[87]

Идентификация

просматривая микроскоп прокладывать тоннель находится приспособление для осматривать поверхности на атомном уровне. Оно использует прокладывать тоннель суммы явление, которое позволяет частицы пройти до барьер который нормальн был бы труднопреодолим. Электроны прокладывают тоннель через вакуум между 2 плоскостными электродами металла, на each of which находится адсорбированный атом, обеспечивая прокладывать тоннель-в настоящее время плотность которую можно измерить. Просматривать один принятый атом (по мере того как конец) по мере того как оно двигает за другим (образец) позволяет прокладку курса смещения конца против бокового разъединения для постоянн течения. Вычисление показывает размер к изображения скеннировани-прокладывать тоннель-микроскопа индивидуального атома видимы. Оно подтверждает что для низкого смещения, изображений микроскопа космос-усредненные размеры орбиталей электрона через близко упакованные уровни- энергии Уровень Ферми местная плотность положений.^[88][89]

Атом может быть ионизировано путем извлекать один из своих электронов. платы за електроэнергию причиняет траекторию атома согнуть когда он проходит через a магнитное поле. Радиус траектория moving иона повернута магнитным полем обусловлен массой атома. массовый спектрометр использует этот принцип для того чтобы измерить масс-к-поручите коэффициент ионов. Если образец содержит множественные изотопы, то массовый спектрометр может обусловить пропорцию каждого изотопа в образце путем измерять интенсивность по-разному лучей ионов. Методы для того чтобы испарить атомы вклюают индуктивно соединенная спектроскопия излучения плазмы атомная и индуктивно соединенное спектрометрирование плазмы массовое, both of which использует плазму для того чтобы испарить образцы для анализа.^[90]

Болееселективный метод спектроскопия потери энергии электрона, который измеряет потерю энергии электронный луч в пределах a микроскоп электрона передачи когда оно взаимодействует с частью образца. атом-зондируйте томограф имеет разрешение sub-нанометра в 3-D и может химически определить индивидуальные атомы использующ спектрометрирование врем--полета массовое.^[91]

Спектры возбуженные положения смогите быть использовано для того чтобы проанализировать атомный состав дистантного звезды. Специфически свет длины волны содержали в наблюдаемом свете от звезд смогите быть отделено вне и отнесено к quantized переходам в свободно атомах газа. Эти цветы можно скопировать использующ a газ-discharge светильник содержать такой же элемент.^[92] Гелий открыл в этой дороге в спектре солнца 23 лет прежде чем было найдено на земле.^[93]

Начало и настоящее положение дел

Атомы формируют около 4% из полной массовой плотности observable вселенный, с средней плотностью около 0.25 atoms/m³.^[94] Внутри галактика such as Milky дорога, атомы имеют гораздо высокее концентрацию, с плотностью дела в межзвездное средство (ISM) колебающся от 10⁵ до 10⁹ atoms/m³.^[95] Поверены, что будет солнце внутри Местный пузырь, зона высоки ионизированного газа, поэтому плотность в солнечном районе только около 10³ atoms/m³.^[96] Звезды формируют от плотных облаков в ISM, и постепеновские процессы звезд приводят к в устоичивом обогащении ISM с элементами более массивнейшими чем водопод и гелий. Up to 95% из атомов Milky дороги сконцентрированы внутри звезд и полной массы форм атомов о 10% из массы галактики.^[97] (Остатком массы будет неисвестне темное дело.^[98])

Nucleosynthesis

Главным образом статья: Nucleosynthesis

Стабилизированные протоны и электроны появились через одну секунду после Большая челка. Во время following 3 минут, Большое nucleosynthesis челки произведено большому части из гелий, литий, и дейтерий в вселенном, и возможно некотором из бериллй и бор.^{[99][100][101]} Первые атомы (вполне с связанными электронами) теоретически были созданы 380.000 лет после того как большая эпоха Челки- вызвала рекомбинация, когда расширяя вселенный охладила достаточно для того чтобы позволить электроны стать прикрепленной к ядрам.^[102] Since then, атомные ядра были совмещены внутри звезды через процесс расщепления ядра произвести элементы до утюга.^[103]

Изотопы such as lithium-6 произведены в космосе до конца spallation космических лучей.^[104] Это происходит когда с высокой энергией протон поражает атомное ядро, причиняющ большое количество нуклонов быть выкинутым. Элементы более тяжелые чем утюг были произведены внутри суперновы через r-процесс и внутри Звезды AGB через s-процесс, both of which включает захват нейтронов атомными ядрами.^[105] Элементы such as руководство сформировано больш через радиоактивный спад более тяжелых элементов.^[106]

Земля

Большой часть из атомов составляют землю и свои жителей присутствовала в их в настоящее время форме в nebula то обрушилось из a молекулярное облако сформировать солнечную систему. Остальными будут результат радиоактивного спада, и их относительную пропорцию можно использовать для того чтобы обусловить время земли через радиометрический датировать.^[107][108] Большое часть из гелий в корке земли (около 99% из гелия от добр газа, как показано своим более низким обилием helium-3) продукт спад альфаы.^[109]

Будут немного атомов следа на земле не присутствовали на начале (т.е., не «родоначально»), ни результаты радиоактивного спада. Углерод-14 непрерывно производит космическими лучами в атмосфере.^[110] Некоторые атомы на земле искусственни были произведены или нарочито или как субпродукты ядерных реакторов или взрывов.^[111][112] transuranic элементы- те с плутонием 92 атомных номеров greater than только и neptunium произойдите естественно на земле.^[113][114] Элементы Transuranic имеют радиоактивные продолжительности жизни более скоро чем в настоящее время время земли^[115] и таким образом identifiable количества этих элементов long since распадались, за исключением следов plutonium-244 по возможности депозировано межпланетной пылью.^[107] Естественные залеми плутония и neptunium произведены мимо захват нейтрона в уране cOre.е.^[116]

Земля содержит приблизительно 1.33×10⁵⁰ атомы.^[117] В атмосфере планеты, немного независимо атомов существуют для благородные газы, such as аргон и неон. Остальное 99% из атмосферы прыгнуто in the form of молекулы, вклюая двуокись углерода и двухатомно кислород и азот. На поверхности земли, атомы совмещают для того чтобы сформировать различные смеси, вклюая вода, соль, силикаты и окиси. Атомы могут также совместить для того чтобы создать материалы consist of дискретные молекулы, вклюая кристаллы и жидкость или твердое тело металлы.^[118][119] Это атомное дело формирует networked расположения нуждаются определенном типе мелкомасштабного прерванного заказа связанного с молекулярным делом.^[120]

Редкие и теоретические формы

Пока изотопы с атомными номерами более высокими чем руководство (82) будьте известно для того чтобы быть радиоактивно, «остров стабилности«предлагает для некоторых элементов с атомными номерами над 103. Эти superheavy элементы смогите иметь ядро относительно стабилизированн против радиоактивного спада.^[121] Most likely выбранный для стабилизированного superheavy атома, unbihexium, имеет 126 протонов и 184 нейтрона.^[122]

Каждая частица дела имеет соответствовать антивещество частица с противоположной платой за электроэнергию. Таким образом, поситрон положительн порученное antielectron и antiproton будет отрицательно порученный эквивалент протона. Для неизвестных причин, частицы антивещества редки в вселенном, следовательно, не были открыны никакие атомы антивещества.^[123][124] Antihydrogen, двойники антивещества водопода, сперва были произведены на CERN лаборатория внутри Geneva в 1996.^[125][126]

Другое экзотические атомы создайтесь путем заменять ть один из протонов, нейтронов или электронов с другими частицами которые имеют такую же обязанность. Например, электрон может быть заменен массивнейшим muon, формирующ a muonic атом. Эти типы атомов можно использовать для того чтобы испытать основные прогнозы физики.^{[127][128][129]}

См. также

Введение к механикам суммы История механиков суммы Инфинитная разделяемость Перечень основные темы химии

Перечень частицы Ядерная модель Радиоактивный изотоп Заурановый элемент

Справки

Примечания

Справки книги

• L'Annunziata, F. Майкл. (2003). Руководство анализа радиоактивности. Академическая пресса. ISBN 0124366031. 
• Beyer, H. F.; Shevelko, V. P. (2003). Введение к физике высоки порученных ионов. Давление CRC. ISBN 0750304812. 
• Choppin, R. Грегори; Liljenzin, Январь-Olov; Rydberg, январь (2001). Radiochemistry и ядерная химия. Elsevier. ISBN 0750674636. 
• Dalton, J. (1808). Новая система химически общего соображения, части 1. Лондон и Manchester: S. Russell. 
• Demtröder, Wolfgang (2002). Атомы, молекулы и фотоны: Введение к атомной физике молекулярных и суммы, 1-ый вариант, Springer. ISBN 3540206310. 
• Feynman, Ричард (1995). 6 легких частей. Группа пингвина. ISBN 978-0-140-27666-4. 
• Fowles, R. Grant. (1989). Введение к самомоднейшей оптике. Издания Dover курьера. ISBN 0486659577. 
• Gangopadhyaya, Mrinalkanti (1981). Индийское Atomism: История и источники. Атлантические Highlands, Нью-Джерси: Давление гуманитарных наук. ISBN 0-391-02177-X. 
• Goodstein, L. Дэвид. (2002). Положения дела. Издания Dover курьера. ISBN 048649506X. 
• Harrison, Эдвард Роберт (2003). Маски вселенного: Изменяя идеи на природе космоса. Давление университета Cambridge. ISBN 0521773512. 
• Jevremovic, Tatjana (2005). Ядерные принципы в инженерстве. Springer. ISBN 0387232842. 
• Lequeux, Джеймс (2005). Межзвездное средство. Springer. ISBN 3540213260. 
• Liang, z. - p.; Haacke, E. M. (1999). в Webster, J. G.: Энциклопедия электронная техника электрических и: Воображение магнитного резонанса (PDF) cVol. 2, Джон Wiley & сынки, pp. 412–26. ISBN 0471139467. Retrieved дальше 2008-01-09. 
• MacGregor, H. Malcolm. (1992). Энигматичный электрон. Давление университета Oxford. ISBN 0195218337. 
• Манюэль, Oliver (2001). Начало элементов в солнечной системе: Прикосновенности замечаний Post-1957. Springer. ISBN 0306465620. 
• Mazo, Роберт M. (2002). Броуновское движение: Зыбкост, динамика, и применения. Давление университета Oxford. ISBN 0198515677. 
• Станы, Ян; Cvitaš, Tomislav; Homann, Klaus; Kallay, Nikola; Kuchitsu, Kozo (1993). Количества, блоки и символы в физической химии, 2-ой вариант, Oxford: Международное соединение чисто и Applied химии, Комиссия на Physiochemical терминологии символов и блоки, издания Blackwell научные. ISBN 0-632-03583-8. 
• Myers, Ричард (2003). Basics химии. Давление Greenwood. ISBN 0313316643. 
• Padilla, J. Майкл; Miaoulis, Ioannis; Cyr, Марта (2002). Исследователь науки Prentice Hall: Химически блоки здания. Верхнее река седловины, Нью-Джерси США: Prentice-Hall, Inc. ISBN 0-13-054091-9. 
• Pauling, Linus (1960). Природа химического соединения. Давление университета Cornell. ISBN 0801403332. 
• Pfeffer, Джереми i. (2000). Самомоднейшая физика: Вводный текст. Имперское давление коллежа. ISBN 1860942504. 
• Ponomarev, Leonid Ivanovich (1993). Плашки суммы. Давление CRC. ISBN 0750302518. 
• Shultis, J. Кеннет; Faw, Ричард E. (2002). Принципы ядерных науки и инженерства. Давление CRC. ISBN 0824708342. 
• Siegfried, Роберт (2002). От элементов к атомам: История химического состава. ДИАНА. ISBN 0871699249. 
• Силлы, D. Алан. (2003). Наука о земле легкая дорога. Серия Barron воспитательная. ISBN 0764121464. 
• Smirnov, Борис M. (2003). Физика атомов и ионов. Springer. ISBN 038795550X. 
• Teresi, Dick (2003). Lost открытия: Стародедовские корни самомоднейшей науки. Simon & Schuster, 213-214. ISBN 074324379X. 
• Различно (2002). в Lide, R. Дэвид: Руководство химии & физики, 88th вариант, CRC. ISBN 0849304865. Retrieved дальше 2008-05-23. 
• Woan, Graham (2000). Руководство Cambridge физики. Давление университета Cambridge. ISBN 0521575079. 
• Wurtz, Charles Adolphe (1881). Атомная теория. Нью-йорк: D. Appleton и компания. 
• Zaider, Marco; Rossi, H. Harald. (2001). Наука радиации для врачей и работников общественного здравоохранения. Springer. ISBN 0306464039. 
• Zumdahl, Steven S. (2002). Вводная химия: Учредительство, 5-ый вариант, Houghton Mifflin. ISBN 0-618-34342-3. Retrieved дальше 2008-02-05. 

Внешние соединения

• Фрэнсис, Eden (2002). Атомный размер. Местный колледж Clackamas. Retrieved дальше 2007-01-09.
• Freudenrich, C. Craig. Как атомы работают. Как вещество работает. Retrieved дальше 2007-01-09.
• Атом: Атом. Свободно тексты науки старших клаччов средней школы: Физика. Wikibooks. Retrieved дальше 2007-01-09.
• Подметно (2007). Атом. Наука aid+. Retrieved дальше 2007-01-09. - направляющий выступ к атому на teens.
• Подметно (3-ье января, 2006). Атомы и атомная структура. BBC. Retrieved дальше 2007-01-11.
• Различно (3-ье января, 2006). Физика 2000, содержание. Университет Colorado. Retrieved дальше 2008-01-11.

v • d • e В дело Организм → Система → Орган → Ткань → Клетка → Органелла → Молекула → Атом → Частица Subatomic  (Составная частица . Элементарная частица)

v • d • e Частицы в физике Элементарные частицы Фермионы:  Quarks: u · d · c · s · t · b • Leptons: e− · e+ · μ− · μ+ · τ− · τ+ · νe · νμ · ντ · νe · νμ · ντ Бозоны:  Бозоны датчика: γ · g · W± · Z  Другое:  Привидения Составные частицы Hadrons:  Baryons/Hyperons/Нуклоны: p+ · n0 · Δ · Λ · Σ · Ξ · Ω • Мезотроны/Quarkonia: π · K · ρ · J/ψ · Υ Другое:  Атомные ядра • Атомы • Экзотические атомы: Positronium · Muonium • Молекулы Постулативные элементарные частицы Superpartners: Axino · Chargino · Gaugino · Gluino · Gravitino · Higgsino · Neutralino · Sfermion Другое: Axion · Dilaton · Graviton · Бозон Higgs · Tachyon · X · Y · W · Z · Стерильное нейтрино Постулативные составные частицы Экзотические hadrons:  Экзотические baryons: Дибарион · Pentaquark • Экзотические мезотроны: Glueball · Tetraquark Другое:  Молекула Mesonic Quasiparticles Soliton Davydov · Экситон · Magnon · Фонон · Плазмон · Polariton · Polaron · Roton Списки Перечень частицы · Перечень baryons · Перечень мезотроны · Timeline открытий частицы