אַטאָמישע סטרוקטור: די באַזע פון אַלע מאַטעריע
אטאָמען זענען די גרונט־איינהייטן פון מאַטעריע וואָס מאַכן אויס אַלץ אין דער וועלט. פֿאַרשטיין די אַטאָמישע סטרוקטור איז קריטיש אין כעמיע, פיזיק און אַנדערע וויסנשאַפֿטלעכע פֿעלדער, ווײַל אטאָמען זענען די באַזע פֿאַר ווי עלעמענטן אינטעראַקטירן און פֿאָרמען פֿאַרשידענע סובסטאַנצן. דער אַרטיקל וועט דיסקוטירן אין דעטאַל די סטרוקטור פֿון אטאָם, די עוואָלוציע פֿון דעם אטאָם־קאָנצעפּט איבער דער געשיכטע פֿון וויסנשאַפֿט, און די הויפּט קאָמפּאָנענטן וואָס מאַכן אויס דעם אטאָם.
געשיכטע פון דעם אטאמישן קאנצעפט
דער באַגריף פֿון אַטאָמען האָט זיך אָנגעהויבן אין אוראַלטן גריכנלאַנד מיטן פֿילאָסאָף דעמאָקריטוס (460–370 פֿאַר דער ציווילער רעכענונג), וועלכער האָט פֿאָרגעשטעלט די אידעע אַז מאַטעריע איז צוזאַמענגעשטעלט פֿון קליינע, אומזעיקבאַרע פּאַרטיקלעך גערופֿן אַטאָמאָס, וואָס מיינט "אומטיילבאר". אָבער, די אידעע איז נישט געשטיצט געוואָרן דורך עקספּערימענטאַלע באַווײַזן און איז מער געווען אַ פֿילאָסאָפֿישע ספּעקולאַציע.
די אידעע פון אטאמען האט אנגעהויבן ווערן באטראכט וויסנשאפטלעך אין 19טן יארהונדערט ווען דזשאן דאלטאן, אן ענגלישער וויסנשאפטלער, האט פארגעשטעלט די דאלטאנישע אטאם טעאריע. די טעאריע האט געזאגט אז אלע מאטעריע איז צוזאמענגעשטעלט פון אומטיילבארע אטאמען, אז יעדער עלעמענט האט דעם זעלבן טיפ אטאם, און אז אטאמען פון פארשידענע עלעמענטן קענען זיך פארבינדן צו שאפן פארבינדונגען. דאס איז געווען א קריטישער שריט וואס האט אריינגעשטעלט דעם באגריף פון אטאמען אין דער וויסנשאפטלעכער וועלט.
די אויפדעקונג פון עלעקטראָנען און טאָמסאָנס אַטאָמישער מאָדעל
אין די שפּעטע 19טע יאָרהונדערט, האָט דער בריטישער וויסנשאַפֿטלער דזש. דזש. טאָמסאָן אַנטדעקט דעם סובאַטאָמישן טיילכל, וואָס איז הײַנט באַקאַנט ווי דער עלעקטראָן, דורך קאַטאָדע שטראַל רער עקספּערימענטן. טאָמסאָן האָט אַנטוויקלט דעם פּלוים פּודינג מאָדעל, וואָס שטעלט אַטאָמען פֿאָר ווי פּאָזיטיוו געלאָדענע ספֿערעס מיט עלעקטראָנען צעוואָרפֿן איבעראל, ווי ראָזינקעס אין אַ ברויט.
ראַטערפֿאָרדס אַטאָמישער מאָדעל
אין 1911, האט ערנעסט ראַדערפֿאָרד, דורך אַן עקספּערימענט צעשפּרייטן אַלפֿאַ פּאַרטיקלען אויף גאָלד פֿאָליע, געראָטן דעמאָנסטרירט אַז אַטאָמען האָבן אַ זייער קליינעם, געדיכטן, פּאָזיטיוו אָנגעלאָדענעם קערן אין צענטער, וואָס איז שפּעטער באַקאַנט געוואָרן ווי דער קערן. עלעקטראָנען אַרומרינגלען דעם קערן מיט ליידיקן פּלאַץ צווישן זיי, אין קאָנטראַסט צו טאָמסאָנס מאָדעל, וואָס האָט פֿאָרויסגעזאָגט אַ פֿאַרשפּרייטונג פֿון עלעקטראָנען צעשפּרייט אין אַ פּאָזיטיוון קויל.
באָהר'ס אַטאָמיש מאָדעל
אין 1913, האט נילס באָהר פארגעשטעלט א מער פארגעשריטענעם אטאמישן מאָדעל באַקאַנט אלס דער באָהר מאָדעל. באָהר האט פארגעשלאגן אז עלעקטראָנען רירן זיך אין ספּעציפֿישע אָרביטן, אדער "שאָלן," אַרום דעם קערן מיט ספּעציפֿישע ענערגיעס. עלעקטראָנען קענען זיך נאָר רירן פון איין אָרביט צו אַן אַנדערער דורך אַבזאָרבירן אדער באַפרייען ענערגיע אין דער פאָרעם פון פאָטאָנען. דער באָהר מאָדעל איז געווען זייער איינפלוסרייך אין דער אַנטוויקלונג פון קוואַנטום טעאָריע, כאָטש עס איז עווענטועל געפונען געוואָרן נישט צו זיין גאָר פּינקטלעך פֿאַר אַלע עלעמענטן.
קוואַנטום מעכאַניק מאָדעל
מיט דער אַנטוויקלונג פֿון קוואַנטום מעכאַניק, זענען אַטאָמישע מאָדעלן געוואָרן מער קאָמפּליצירט און פּינקטלעך. איין וויכטיקער ביישטייער איז געמאַכט געוואָרן דורך ערווין שרעדינגער, וועלכער האָט פֿאָרגעשטעלט די שרעדינגער גלייכונג, וואָס באַשרײַבט עלעקטראָנען ווי כוואַליע פֿונקציעס וואָס ווײַזן אויף די וואַרשיינלעכקייט פֿון זײַן אין אַ ספּעציפֿישער אָרט אַרום דעם קערן, אַנשטאָט אין אַ פֿיקסירטער אָרביט. דאָס מאָדעל, אָפֿט גערופֿן דאָס עלעקטראָן וואָלקן מאָדעל, באַשרײַבט געביטן וווּ עלעקטראָנען זענען מערסטנס מסתּמא צו געפֿינען, גערופֿן אָרביטאַלן.
הויפּט קאָמפּאָנענטן פון אַטאָמען
אַטאָמען באַשטייען פֿון דרײַ הויפּט טיפּן סובאַטאָמישע פּאַרטיקלען: פּראָטאָנען, נעיטראָנען און עלעקטראָנען.
1. פּראָטאָנען:
– פּראָטאָנען האָבן אַ positive טשאַרדזש און געפֿינען זיך אין דעם אַטאָם־קערן. די צאָל פּראָטאָנען אין דעם קערן באַשטימט דעם טיפּ עלעמענט אין פֿראַגע. למשל, אַן אַטאָם מיט איין פּראָטאָן איז וואַסערשטאָף, בשעת אַן אַטאָם מיט זעקס פּראָטאָנען איז קוילנשטאָף. די צאָל פּראָטאָנען ווערט גערופֿן די אַטאָם־נומער.
2. נעיטראָנען:
– נעיטראָנען האָבן נישט קיין לאָד (נייטראַל) און געפֿינען זיך אין דעם אַטאָם־קערן. די צאָל נעיטראָנען אין דעם קערן קען וועריִרן צווישן פֿאַרשידענע איזאָטאָפּן פֿון אַן איינציקן עלעמענט. למשל, קאַרבאָן־12 האָט 6 נעיטראָנען, בשעת קאַרבאָן־14 האָט 8 נעיטראָנען. נעיטראָנען ביישטייערן צו דער אַטאָמישער מאַסע אָבער באַאיינפֿלוסן נישט די כעמישע אייגנשאַפֿטן פֿון דעם עלעמענט.
3. עלעקטראָנען:
– עלעקטראָנען האָבן אַ נעגאַטיווע לאָדונג און באַוועגן זיך אַרום דעם קערן אין אָרביטאַלן אויף פֿאַרשידענע ענערגיע לעוועלס. די צאָל עלעקטראָנען אין אַ נייטראַלן אַטאָם איז גלייך צו דער צאָל פּראָטאָנען. עלעקטראָנען זענען פֿאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר די כעמישע אייגנשאַפֿטן פֿון אַטאָמען, ווײַל זיי זענען פֿאַרבונדן אין דער פֿאָרמירונג פֿון כעמישע פֿאַרבינדונגען און רעאַקציעס.
אַטאָמישע סטרוקטור און כעמישע פֿאַרבינדונג
עלעקטראָנען אין אַטאָמען ווערן געשטעלט אין פֿאַרשידענע ענערגיע־שאָלן באַזירט אויף דעם אויפֿבוי־פּרינציפּ, הונדס הערשן, און דעם פּאַולי־אויסשליסונג־פּרינציפּ. די עלעקטראָנען אין דער אויסערלעכער שאָל (גערופן וואַלענץ־עלעקטראָנען) האָבן אַ באַדייטנדיקן השפּעה אויף די כעמישע אייגנשאַפֿטן און רעאַקטיוויטעט פֿון אַטאָמען. די וואַלענץ־עלעקטראָנען קענען ווערן איבערגעגעבן אָדער געטיילט מיט אַנדערע אַטאָמען צו פֿאָרמירן כעמישע פֿאַרבינדונגען, ווי קאָוואַלענטע פֿאַרבינדונגען, יאָנישע פֿאַרבינדונגען און מעטאַלישע פֿאַרבינדונגען.
1. קאָוואַלענטע בונדן:
– פּאַסירט ווען צוויי אַטאָמען טיילן איין אָדער מער פּאָרן וואַלענס עלעקטראָנען. דאָס פּאַסירט אָפט אין אָרגאַנישע מאָלעקולן ווי וואַסער (H2O) און מעטאַן (CH4).
2. יאָנישע בונדן:
– פאסירט ווען איין אטאם שענקט איין אדער מער פון זיינע וואַלענס עלעקטראָנען צו אן אנדערן אטאם, וואס רעזולטירט אין פאזיטיוו געלודענע יאנען (קאציען) און נעגאטיוו געלודענע יאנען (אניאנען) וואס ציען זיך איינער דעם אנדערן. א קלאסישער ביישפיל איז טיש זאלץ (NaCl), וואס באשטייט פון נאטריום (Na+) און כלוריד (Cl-) יאנען.
3. מעטאַל בונדס:
– פאסירט ווען וואַלענס עלעקטראָנען שוועבן פריי צווישן פּאָזיטיוו געלאָדענע מעטאַל יאָנען, מאַכנדיג זיי שטאַרק "רירן" זיך און געבן דעם מעטאַל אייגענאַרטיקע אייגנשאַפטן ווי עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי און בייגיקייט.
איזאָטאָפּן און אַטאָמישע מאַסע
איזאָטאָפּן זענען וואַריאַנטן פון דעם זעלבן עלעמענט וואָס האָבן פֿאַרשידענע צאָלן נעיטראָנען אין זייערע קערנס. למשל, די מערסטע געוויינטלעכע איזאָטאָפּן פון קוילן-קאַרבן זענען קוילן-12 (6 פּראָטאָנען און 6 נעיטראָנען) און קוילן-14 (6 פּראָטאָנען און 8 נעיטראָנען). די אַטאָמישע מאַסע פון אַן עלעמענט איז די דורכשניטלעכע מאַסע פון אַלע זיינע איזאָטאָפּן, געמאָסטן אין אַטאָמישע מאַסע איינהייטן (amu).
קעסימפּולאַן
פֿאַרשטיין די אַטאָמישע סטרוקטור איז דער שליסל צו פֿאַרשטיין מאַטעריע און אירע אינטעראַקציעס אין דער וועלט. פֿון דעמאָקריטוס'ס פֿריִען באַגריף פֿון אַטאָם ביז מאָדערנע קוואַנטום-מעכאַנישע מאָדעלן, האָט די אַנטוויקלונג פֿון אַטאָמישער טעאָריע פֿאַרוואַנדלט דעם וועג ווי מיר זעען די וועלט. אַטאָמען, מיט זייערע קאָמפּאָנענטן פּראָטאָנען, נעיטראָנען און עלעקטראָנען, מאַכן אויס אַלע מאַטעריע און שפּילן אַ וויכטיקע ראָלע אין כעמישע רעאַקציעס און די פֿיזישע אייגנשאַפֿטן פֿון מאַטעריע. דורך פֿאַרטיפֿן זיך, פֿאָרזעצן וויסנשאַפֿטלער צו אַנטדעקן מער וועגן דער פֿונדאַמענטאַלער נאַטור פֿון דער וועלט, עפֿענענדיק נײַע מעגלעכקייטן אין טעכנאָלאָגיע און וויסנשאַפֿט.
