Atom tuzilishi nazariyasi. Yadro reaksiyalari. Kvant sonlari

Umumiy kimyodan ma’ruzalar matni

5-Ma’ruza


ATOM TUZILISHI NAZARIYASI. YADRO REAKSIYALARI. KVANT SONLARI.
Reja:

1. 
   Atom to’g’risidagi tasavvurlarning paydo bo’lishi.
   
2. 
   Rezerford tajribasi. Atomning planetar modeli.
   
3. 
   Bor nazariyasi.
   
4. 
   Elektronlarning kvant sonlari.
   
5. 
   Pauli prinsipi. Gund qoidasi.
   
6. 
   Klechkovskiy qoidalari.
   
7. 
   Ko’p elektronli atomlarda elektronlarning joylanishi.
   
8. 
   Atom yadrosining tarkibi. Izotoplar.
   
9. 
   Radioaktivlik.
   

Muammoli savollar:

1. 
   Elektronning yadro atrofidagi harakati qanday tushuntiriladi?
   
2. 
   1ta elektron yadroga qulaganda yadroda qanday o’zgarish kuzatiladi?
   
3. 
   «Vodorodsimon zarracha» qanday ma’noni anglatadi?
   

Atom to’g’risidagi tasavvurlarning paydo bo’lishi. Modda tuzilishining diskretligi haqidagi tushunchalar qachondan boshlanganligi noma’lum. Atomni, ya’ni materiyaning boshqa bo’linmaydigan eng kichik zarrachasi haqidagi tushunchalarning asoschilari bo’lib, qadimgi grek filosof olimlari Levkipp (eramizgacha V asr) va uning o’quvchisi Demokrit (eramizgacha 470-357 yillar) hisoblanishadi. O’z zamondoshlaridan farq qilib, ular atom haqidagi tasavvurlarning turli xil aspektlarini ishlab chiqdilar. Materiyaning juda mayda bo’linmaydigan, bir-biridan o’lchamlari (shuningdek, massasi) va formasi bilan farq qiladigan zarrachalarni Demokrit "atom" (bo’linmaydigan) degan termin bilan atashni kiritdi.
XIX asrning oxiriga qadar, atom bo’linmas zarracha deb hisoblanar edi. Bu tasavvur atomning tabiatini va uning tuzilishini o’rganishga ko’p vaqt to’sqinlik qilib keldi. XIX asrning boshida Moskva Davlat Universitetining professori M.G.Pavlov atomning tuzilishi murakkab, uning tuzilishida elektr zaryadi ishtirok etadi, atomning tuzilishi planetar tuzilishdir, degan fikrni maydonga tashladi. 1815 yilda ingliz olimi Prout ham elementlar atomi murakkab tuzilgan va ular vodoroddan iborat degan fikrni bildirdi. XIX asrning oxirida katod nurlari, anod nurlari, rentgen nurlari, nurlanishning kvant nazariyasi, radioaktivlik hodisasi kabi bir necha kashfiyotlar qilinishi natijasida atomning murakkab tuzilganligini isbotlab berildi.
Eritmalar (XIX asr 30 y. ingliz olimi M.Faradey) va gazlardan elektr tokini o’tishini o’rganish; past bosimdagi gazlarda katodlar orasida birinchi - musbat zaryadli ionlar, ikkinchi - manfiy zaryadli ionlar elektronlarning tartibli harakatini ko’rsatuvchi kanal nurlari (1886y.) va katod nurlari (1895 yil, ingliz olimi Kruks) ning kashf etilishi; elektronning mavjudligini isbotlash (1897 y. J.Tomson) va uning tavsifi (zaryadi va massasi)ni o’lchash; radioaktiv hodisasi (1896 y. A.Bekkerel) va boshqa bir qancha tadqiqotlar moddalarning atomlari turli turdagi zaryadlangan zarrachalardan tarkib topib, murakkab tuzilishga ega ekanligini ko’rsatadi.
Rezerford tajribasi. Atomning planetar modeli. Boshlang’ich eksperimental-strukturaviy tajribalar E.Rezerfordning (1871-1937 y.) yupqa metall plastinka sirtida (-zarrachalarning yoyilishi tajribasi orqali ko’rsatildi. Bu yoyilish atomning deyarli barcha massasi musbat zaryadlangan yadroga yig’ilganligi bilan izohlanadi. 1911 yilda Rezerford atomning planetar modelini taklif qildi; atom yig’ilgan, kichkina hajmdagi (atom hajmining 10-15 qism hajmini tashkil qiluvchi) musbat zaryaddan tarkib topgan yadro va uning neytrallab turuvchi, hamda hajm bo’yicha orbitallarda harakatlanuvchi (xuddi quyosh atrofida planetalar harakatlangani singari) elektrondan iborat sistemadir.
Rezerford, shogirdi Chadvik bilan mis, oltin va platina metallaridan yasalgan plastinkalar (qalinligi taxminan 0,0005 mm) sirtiga -zarrachalar yog’dirib, ularning metaldan o’tish yo’llarini tekshirdi. Metall sirtida -zarrachalar harakat yo’nalishining o’zgarishini kuzatishdi. Ko’pchilik -zarrachalar metalldan to’g’ri o’tib ketadi. -zarrachalarning ozgina qismi o’z harakat yo’nalishini o’zgartiradi. Tajribada 10000 tadan bitta -zarracha metall sirtidan o’tishda o’z harakat yo’nalishini o’zgartirishi yoki orqaga kaytishini aniqlandi. Bu tajribaga asoslangan holda Rezerford, atomning yadrosida musbat zaryadlangan zarrachalar (protonlar) yig’ilgan holatda joylashadi, uning atrofida protonlar soniga teng miqdordagi elektronlar xuddi quyosh atrofida planetalar xarakatlangani kabi katta tezlik bilan aylanadi, degan xulosaga keldi.



-zarrachalarning metall plastinka sirtida yoyilishi:
Shunday qilib, atomning hajmi markazida kichik bir yadro bo’lib, uning atrofida elektronlar aylanib yuradi. Demak, atom hajmining ko’p qismi bo’shliqdan iborat bo’ladi.
Atomning diametri 10-8 sm bo’lsa, yadro diametri 10-13 -10-12 sm dir. Yig’ilgan 1 sm³ hajmdagi yadrolar massasi 116 mln. tonnaga teng bo’ladi.
Rezerford tajribasini Vilson boshqa usul bilan bajarib ko’rdi.
Agar havoda chang bo’lib, bunday havo suv bug’iga to’yinsa, bug’ chang atrofida darhol kondensatlanadi, ya’ni mayda suv tomchilariga - tumanga aylanadi. Agar havo toza bo’lsa-yu, lekin havoda zaryadli zarrachalar - ionlar bo’lsa, suv bug’i ionlar atrofida kondensatlanadi. Agar havoda chang ham, ionlar ham bo’lmasa, havo sovitilganda undagi to’yingan bug’ kondensatlanmaydi. Vilson ana shundan foydalanib, atomning yadroli tuzilishga ega ekanligini yana bir bor tasdiq etdi. U devorlari oynali kameraning bir tomoniga porshen o’rnatib, kamera ichini changsiz toza havo bilan to’ldirdida, bu havoga suv bug’i qo’shdi. Shundan keyin kamera orqali -zarrachalar o’tkaza turib, porshenni sirtga tomon tez tortish yo’li bilan havoni sovutdi. -zarrachalar havo orqali o’tar ekan, molekulalarni bombardimon qilib, ularni ionlashtiradi. Zarrachalar atrofida darhol tuman tomchilari paydo bo’ladi va o’tgan har bir -zarrachalar yo’lida tuman chizig’i vujudga keladi. Bu chiziqlarni fotosuratga olish mumkin. -zarracha yadroga duch kelmay yoki yaqin bormay o’tsa, uning yo’lida to’g’ri tuman chizig’i hosil bo’ladi. Agar -zarracha yadro yonidan o’tsa, tuman chizig’i ozgina burilgan holda ko’rinadi. Agar -zarracha biror yadroga duch kelsa, tuman chizig’i keskin ravishda sinadi. Bu tajribada taxminan 10 000 ta to’g’ri chiziq orasida bitta siniq chiziq bo’ladi.