Atom tuzilishi nazariyalari. Kvant mexanikasi

ATOM TUZILISHI NAZARIYALARI. KVANT MEXANIKASI.

Reja:

1. 
   Atom, kvant nurlari va zarrachalarning to’lqin xususiyatlari to’g’risida tushunchalar.
   
2. 
   Massa bilan enеrgiya orasidagi bog^,lanish qonuniyatlari.
   
3. 
   Kvant mеxanikasi va atomlarda elеktronlaming taqsimlanish qoidalari.
   

Tabiatda mavjud moddalar bir-biridan elееmеntar zarrachalar- protonlar, nеytronlar tarkibiga qarab farqlanadi. So’nggi yillarda katta quvvatga ega bo’lgan tеzlatgichlar kashf etilishi va kosmik nurlar tarkibini analiz qilish natijasida 200 dan ortiq elеmеntar zarrachalar borligi aniqlandi. Shu sababli ko’pincha ^мelеmеntar zarrachalar" tushunchasi o’rniga "fundamеntal zarrachalar" tеrmini ishlatilmoqda.

Kimyoviy elementning xossalarini saqlovchi eng kichik zarracha atom deyiladi.
Moddaning xossalarini o’zida saqlaydigan, bir nechta atomdan tarkib topgan va mustaqil mavjud bo’la oladigan eng kichik zarrachasi molekula deb ataladi.
Atom - protonlar va neytronlardan tarkib topgan musbat zaryadlangan yadrodan va uning atrofila harakterlanadigan manfiy zaryadli elektronlardan iborat. Ko’pgina atomlar barqaror bo’lib, juda uzoq muddat o’z holatini saqlay oladi. Lеkin ba’zi atomlar ma’lum vaqtdan kеyin yadroda bo’ladigan o’zgarishlar tufayli boshqa atomlarga aylanib kеtadi. Bunday atomlar radioaktiv atomlar dеb ataladi. Atom elеktronеytral bo’lib, yadro atrofidagi elеktronlarning umumiy soni yadroning musbat zaryadiga teng. Agar atomdan bir yoki bir necha elektron chiqarib yuborilsa, musbat zaryadli ion -_kation, atom elektron biriktirib olsa, manfiy zaryadli ion - anion hosil bo’ladi. Atomdagi elektronlar soni va musbat zardlangan yadro zaryadi ayni atomning kimyoviy reaksiyadagi rolini xarakterlaydi. Kimyoviy element - bir xil zaryadli yadroga ega bo’lgan atomlardir. Yadro zaryadi elementning kimyoviy elementlar davriy sistemasida joylashgan o’rnini belgilaydi; elementning davriy sistemadagi tartib nomeri uning atom yadrosining zaryadga teng.
ATOM MASSASI VA O’LCHAMI
Avogadro sonini bilgan holda har qanday atomning grammda ifodalangan massasini va o’lchamini topish mumkin. Atom massani Avogadro soniga bo’lish orqali topish mumkin:
m = A/Na
U holda vodorod atomi uchun:
mH = 1,008 / 6,023. 1023 = 1,674 . 10^-24 g
Uran atomi uchun esa
mu = 238/6,023.10²³ = 3,95 . 10^-23 ga teng bo’ladi.
Qattiq holatdagi 1 mol oddiy modda egallagan hajmni Avogadro soniga bo’lib, bitta atomga to’g’ri keladigan hajmi (V) ni aniqlash mumkin. Qattiq holatdagi moddalarda atomlar bir-birlariga yaqin joylashganligi uchun o’lchashdagi qilinadigan xato kam bo’ladi. U holda bitta atomga to’g’ri keladigan hajmni kub ildizdan chi- qarib, atom diametrini ham aniqlasa bo’ladi.
Bunday hisoblashni mis atomi misolida ko’raylik. Misning zichligi 8,93 g/sm^z bo’lgani uchun bir mol misning hajmi = 7,12 sm³ ni tashkil qiladi. Bundan bir atomga to’g’ri keladigan hajmni topamiz:
Vcu= 7,12/6,023 . 10^-23 = 1,182. 10^-23 sm³
Mis atomning diametri esa
dcu ³ Vcu = ³ 1,182 . 10^-23 = 2,2819"⁸sm ni tashkil qiladi va atom radiusi 1,1419^-8 sm ga teng bo’ladi.
ATOMNING TARKIBIY QISMLARI
Yuqorida ko’rsatib o’tilganidek, kimyoviy elementlarning atomlari yadrodan va uning atrofida harakatlanadigan elektronlardan tarkib topgan. O’tgan asrning o’rtalarida zarrachalar oqimi hosil qilingandan keyingina elektronlaming хossasi o’rganilgan. Bunda birinchi navbatda elektron zaryadining uning massasiga nisbati o’lchangan. Bu miqdor elektronlar oqimining massasiga nisbatan o’lchangan. Bu miqdor elektronlar oqimining elektr va magnit maydon ta’siridan chetga chiqishini aniqlash orqali belgilangan. Bunday tarjribani birinchi bo’lib, 1897 yili Tomson o’zi ishlab chiqqan asbobida o’tkazdi.
Tajriba natijalariga asoClanib e/me= 5,273 10^-17 elektrostatik birlik gramm (e.s.b/g)ga teng ekanligi aniqlangan.
Elektronlarning e/m miqdorini aniqlaydigan asbob sxemasi 1-rasmda keltirilgan.

Elektronlarning e/m mikdorini aniklaydigan asbob sxemasi.

Elektron zaryadining miqdori yuqorida ko’rsatilgan usul bilan aniqlanadi. Elektron zaryadi e va e/r e ning miqdorini bilgan holda elektron massasini hisoblab topish mumkin, ya’ni
me = 0,91095 . 10^-27 g
Elektron massasini belgilash uchun, uni yuqorida hisoblab topilgan vodorod atomi massasi bilan taqqoslab ko’ramiz:
me / m n = (0,9108 10^-27)/(1,674.10^-24) = 1 / 1837
Demak, elektronning massasi eng engil hisoblangan vodorod atomining massasidan 1837 marta kichik ekan. Shunday qilib, atomning butun massasi yadroga joylashganligiga ishonch hosil qilish mumkin. Yadroning o’lchami esa juda kichik. Agar atom o’lchami taxminan 10^-10 nm bo’lsa, u holda atom yadrosining radiusi taxminan10^-14 - 10^-15 nm bo’ladi.
Zaryadlangan zarrachalarda yadro va elektronlar o’z atrofida elektr maydon hosil qiladi.
Atomdayadro mavjudligini birinchi bo’lib 1909-1911 yillardaRezerfordaniqladi. Metall plastinkalar sirtiga a- zarrachalar yog’dirib, ularning metalldan o’tish yo’llarini tekshirish natijasida qiziqarli natijalarni kuzatdi.
Yog’dirilgan a-zarrachalarning ko’pchilik qismi metallplastinkadan to’ppa-to’g’ri o’tib ketaveradi, zarrachalarning juda oz qismi o’zining dastlabki yo’lidan ma ’lum burchakka og’adi, lekin be’zi zarrachalar (o’n mingtadan bittasi) dastlabki yo’lidan qarama-qarshi tomonga qaytadi. Bu hodisani fa- qat a-zarrachalarning musbat zaryadlangan yadro bilan to ’qnashishi natijasi deb tushuntirish mumkin.
Atom yadrosi ikki elementar zarrachalar - proton va neytronlardan tuzilgan. Yadroning bunday tuzilishga ega ekanligini 1932 yili D.D.Ivanenko, E.N.Gapon va Geyzenberglar asoslab berganlar. Protonning massasi taxminan bir m.a.b ga, zaryadi + 1 ga tengdir.
Neytron elektroneytral bo’lib, uning massasi taxminan proton massasiga tengdir. Proton massasi elektron massasidan 1936,12 marta, neytronning massasi esa 1838,65 marta kattadir. Yadroning zaryadi yadrodagi protonlar soni bilan aniqlanadi. Yadrodagi protonlar soni Z va neytronlar soni N larning yig’indisi massa soni А ga teng bo’ladi.
А = Z + N
Elementning yadro zaryadlari bir xil bo’lib, atom massalari bilan bir-biridan farq qiladigan atomlar shu ejlementning izotoplari _deyiladi._ Ma ’lum elementning izotoplari bir- birlaridan atom yadrosidagi neytronlar soni bilan farqlanadi.
KVANT NURLARI XAKIDA TUSHUNCHA.
M.Plank 1900 yilda qizdirilgan jismlar spektrlari energiyasining taqsimlanishini tushuntiradigan nazariyani yaratdi. Bu nazariyaga muvofiq energiya atomdan uzluksiz ravishda emas, balki mayda-mayda zarrachalar - kvantlar tarzida ajratiladi. Har qaysi kvantning qiymati shu nur to’lqinlarining bir sekundda tebranish soniga bog^,liq bo’ladi. Har qanday tebranma sistema energiyani faqat kvantlar holida yutadi yoki o’zidan kvantlar holida chiqaradi. Har qaysi kvant kattaligi quyidagi Plank tenglamasi bilan hisoblanadi:
E = h V bu erda Е - energiya kvanti,



V

C
X
h - Plank doimiysi, uning qiymati h=6,625 19^-27 erg. sek, yoki h= 6,625 19"³⁴ Joul - sek. V - tebranish chastotasi, uni to’lqin uzunligi bilan xarakterlasak, u holda: bo’ladi.
bu erda s - yorug’lik tezligi,X- to’lqin uzunligi.
M.Plank nazariyasidan kelib chiqadigan xulosalar tajribasida topilgan natijalarga to’la muvofiq keldi. Yorug’lik kvantlarining haqiqatan mavjudligi boshqa xil tajribalarda ham isbotlangan. Plank tenglamasidan foydalanib spktrdagi har qaysi chiziqqa muvofiq keladigan yorug’lik energiyasining kvantini hisoblash mumkin.
ZARRACHALARNING TO’LQIN ХUSUSIYATLARI
Hozirgi zamon molekula va atom tuzilish nazariyasi mikroob’ekt deb ataluvchi juda kichik massaga ega bo’lgan zarracha va elektronlar harakatini ifodalaydigan qonunlarga asoClanadi. Bu qonunlar asosan 1925-1926 yillarda yaratilgann bo’lib, makroob’ekt_deb ata­luvchi oddiy ko’z va mikroskop orqali ko’rinadigan buyumlar harakati qonunlaridan keskin farq qiladi. Mikroob’ektlar ikki xil - zarracha va to’lqin xossasini namoyon qiladi, ya’ni ular bir vaqtning o’zida korpuskulyar va to’lqin xossalarga ega bo’ladi.