Найдрібніша електрично нейтральна частинка хімічного елемента: склад, структура, властивості

Весь світ навколо, починаючи з самих глибин землі і до космічного простору, складається з незліченної кількості об'єктів, кожний з яких матеріальний. Вчені вважають, що матерію неможливо знищити або створити, вона безмежна і вічна. Рух є одним з якостей, невід'ємно супутніх матерії. Це не тільки просторове переміщення самих тіл, але також і зміна їх станів, властивостей і так далі.

Матерія та її системи

Простір і час вважаються формою буття для матерії. Одним з першорядних її властивостей є можливість відображатися у свідомості людей. У науці сьогодні розрізняють наступні рівні матерії і її системи:

елементарні частинки;

атоми;

молекули;

поля;

макроскопічні тіла;

геологічні системи;

планети;

зірки;

галактики;

системи галактик;

всесвіти;

системи всесвітів.

Всі матеріальні системи складаються з живих речовин, тобто різних організмів, які, на відміну від інших, здатні розмножуватися. Свого роду будівельним елементом для матерії є елементарні частинки. Це може бути найдрібніша електрично нейтральна частинка хімічного елемента, яка має той чи інший заряд.

Елементарні частинки

Всього елементарних частинок, яких відкрито в даний час налічується до трьохсот. Якщо частинка має заряд, то повинна існувати і античастинка. Виняток становить найдрібніша електрично нейтральна частинка хімічного елемента. Всі вони поділяються на:

адрони, які беруть участь у всіх взаємодіях, вони поділяються на баріони (гіперонів і нуклони) і мезони;

лептони беруть участь у всіх взаємодіях, за винятком сильного (серед яких зустрічаються електрони, мюоны і нейтрино).

І тільки фотони не належать до жодної з названих груп.
Поділ проводиться, ґрунтуючись на фундаментальних взаємодіях, які бувають сильними або слабкими, електромагнітними, гравітаційними. Сильна взаємодія набагато більше електромагнітного (в сто разів). Вплив виявляється на дуже мале відстані — 10?1? метрів. Звичайно, слабке набагато менше електромагнітного, зате перевищує гравітаційне у багато разів.

Структура і стійкість властивостей

Чітких розмежувань, які має найдрібніша електрично нейтральна частинка хімічного елемента і інші елементарні частинки, немає. Наприклад, відомо, що вони мають складну структуру, куди входять так звані кварки. Якщо розглянути властивості, то частинки проявляють їх стабільно або нестабільно. Серед перших виділяються фотони, мюонное та електронне нейтрино, протони з електронами і своїми античастицами. Інші елементарні частинки можуть розпадатися в період з 103 для нейтронів, що знаходяться у вільному стані, до 10?22-10?2? для тих частинок, які називаються резонансами.

Електрони, протони і нейтрони

Елементарні частинки, які входять до складу фізичних об'єктів, називаються електронами, протонами і нейтронами. Перші мають стабільний негативний заряд і масу 9*10?31 кілограмів. Вони є лептонами, так як беруть участь у всіх взаємодіях, крім сильних. Протони також мають стабільні властивості, однак їх маса перевищує електронну в 1836 разів. Це баріон з ядра легкого ізотопу водневого атома. Нейтрони, як зрозуміло з назви, - це нейтральні частинки з масою вище протонної. Це також баріони. Вони нестабільні і мають тривалість життя до шістнадцяти хвилин. Протони і нейтрони утворюють ядра атомів.

Склад атома

Найдрібніша електрично нейтральна частинка хімічного елемента називається атомом. У його центрі розташоване ядро, яке має майже всю масу. Ядро заряджена позитивно, так як має в своєму складі тільки протони і нейтрони. Кількість протонів можна визначити за номером елемента таблиці Менделєєва: їх число збігається з порядковим номером. Навколо ядра рухаються електрони, число яких така ж, як і у протонів. Найдрібніша електрично нейтральна частинка здатна віддавати електрони або, навпаки, приєднувати їх. Залежно від цього атом набуває негативний або позитивний заряд. Хімічні властивості проявляються в залежності від числа електронів, які можуть бути розташовані від ядра на різній відстані і рухатися по різних орбітах, з різними швидкостями, енергіями. Електрична нейтральна елементарна частинка не може бути виражена графічно. Фізики сьогодні уявляють собі атом у вигляді важкого ядра з електронним суцільною хмарою довкола. Неможливо визначити розташування електронів, так як не існує відповідного обладнання, а також з-за того, що вони проявляють одночасно і хвильові властивості. Завдяки квантової механіки було доведено, що кожна електрична нейтральна елементарна частинка може мати до декількох груп електронів, які створюють електронні сферичні оболонки, максимальне число яких сім. Переходячи на більш глибокий рівень, електрон випромінює квант — фотон. Кожен електрон, крім того, обертається навколо своєї осі. Властивість отримало назву «спін». Вважається, що ця швидкість є сталою, її не можна яким-небудь чином змінити.

Сукупність атомів

Як будується електрично нейтральна частинка, вивчається за допомогою спектра. Атом випромінює або поглинає світлові лінії. Це стає можливим завдяки енергії, яка приймає дискретні, відповідні атомних станів значення і змінюється на квантових переходах. Безліч атомів, що володіють одним зарядом, стають хімічним елементом. Сьогодні їх відомо 107 причому 19 було отримано спочатку штучним шляхом і лише потім відкрито в природі. Ядра, що мають важку масу, є нестійкими, тому америцій і наступні хімічні елементи отримують лише в ядерних реакціях. Коли одна електрично нейтральна частинка хімічного елемента, що з'єднується з іншого (число атомів може налічувати при цьому до двох тисяч), утворюється молекула, яка являє собою найменшу частку речовини з усіма своїми хімічними властивостями. Але це вже тема іншої статті.