Հազարամյակներ առաջ մեր նախնիները, պարզապես
շրջապատը դիտելով, կարող էին պատկերացում կազմել նյութերի
զանազանության մասին:
Յուրաքանչյուր նյութ օժտված է իրեն բնորոշ հատկանիշներով:
Օրինակ՝ մեկը անդրադարձնում է
լույսը որոշակի անկյան տակ, մեկ ուրիշը ամբողջությամբ
կլանում է այն: Երրորդին բնորոշ է հստակ գույն,
ջերմաստիճան, ագրեգատային վիճակ (պինդ, հեղուկ, գազային):
Բացի նշված ֆիզ. հատկություններից
ուսումնասիրվում են նաև նյութերի փոխազդեցությունները՝
քիմ. հատկությունները: Ձեր առջև տեսնում եք 3 նյութ՝
Վերևի ձախ անկյունում ածխածնի գրաֆիտային ձևափոխությունն է:
Աջում կարող եք տեսնել կապար մետաղը (Pb): Ներքևում բոլորին հայտնի ոսկին է (Au):
Այլ նյութերի պատկերներ կարող եք տեսնել նշված կայքում.
http://images-of-elements.com/
Այս բոլոր նյութերը սովորական պայմաններում պինդ են:
Օդում առկա են գազային նյութեր՝
օդ խառնուրդի տարբեր բաղադրիչներ:
Կախված նրանից, թե ինչ բաղադրիչ նյութ ենք դիտարկում՝
թթվածին, ածխածին, ազոտ, թե այլ նյութ,
հանդիպում ենք տարբեր հատկանիշների: Սենյակային պայմաններում
որոշ նյութեր գտնվում են հեղուկ
վիճակում: Հեղուկ ագրեգատային վիճակը բնորոշ է նաև պինդ
նյութերին բարձր ջերմաստիճաններում: Այսպես էլ ոսկին կամ կապարը
տաքանալիս վերածվում են հեղուկի:
Սակայն ածխածինը հնարավոր է այրել և ստացված գազային միացության
տեսքով արձակել այն դեպի մթնոլորտ: Հնարավոր է
մասնատել ածխածնի որոշակի
զանգված մանր հատվածների:
Քիչ առաջ ներկայացվեցին այն երևույթները, որոնք դարերով
դիտարկվել և ուսումնասիրվել են մարդկանց կողմից:
Սակայն այդ երևույթները առաջացնում են
գրեթե փիլիսոփայական հարց.
արդյո՞ք հնարավոր է ածխածնի այդ զանգվածը
բաժանել անվերջ ավելի ու ավելի մանր հատվածների;
արդյոք կա փոքրագույն հատված, փոքրագույն
կառուցողական միավոր, որը դեռևս կպահպանի
ածխածնի բոլոր հատկանիշները, սակայն որը մասնատելու դեպքում այլևս կկորեն ածխածին
նյութին բնորոշ հատկանիշները: Պարզվում է՝ վերոնշյալ հարցի պատասխանն է
այո: Փորձելով դուրս բերել
այդ փոքրագույն մասնիկի սահմանումը՝ կստանանք հետևյալը. որոշված
ջերմաստիճանային տիրույթում որոշակի
հատկություններն ունեցող ու որոշակի
եղանակով ռեակցիայի մեջ մտնող կառուցվածքային միավորները
կոչվում են տարրեր: Օրինակ՝ ածխածինը ամարվում է տարր:
Ոսկին և կապարը նույնպես առանձին տարրեր են:
Հետևելով այդ տրամաբանությանը՝ դու կարող ես կարծել, թե ջուրը ևս տարր է:
Իրականում պատմականորեն ապացուցված է համարվում այն փաստը,
որ մարդիկ բավականին երկար ժամանակ
կարծում էին, թե ջուրը իսկապես առանձին տարր է:
Բայց մեր ժամանակներում ջրի բաղադրությունը հստակ որոշված է:
Ջուրը կազմված է թթվածին և ջրածին տարրերից:
Բոլոր տարրերը ներկայացված են այստեղ՝ Մենդելեևի պարբերական համակարգում
"C" - ով նշանակվում է ածխածինը (carbon): Այստեղ
հիմնական ուշադրությունը դարձվում է
այն տարրերի վրա,
որոնք քաջ ծանոթ են մարդկությանը,
սակայն հետագա ուսումնասիրության դեպքում տպավորվում են գրեթե բոլոր
տարրերը: Սա թթվածինն է, սա՝ ազոտը, սա՝ սիլիցիումը:
Այս "Au"-ն և "Pb"-ը համապատասխանաբար ոսկի և կապարն են:
Այս բոլոր տարրերի հիմնական բաղադրիչը կոչվում է ատոմ:
Այսպիսով, եթե շարունակել բաժանել ածխածինը աննշան փոքր
հատվածների, տեսականորեն կարելի է ստանալ ածխածնի ատոմ: Եթե
նույն գործողությունը կրկնել ոսկու վրա, վերջնական
արդյունքը կլինի ոսկու ատոմը:
Եթե կրկնենք նույն փորձը այստեղ
կստանանք աննշան չափերի մասնիկ,
որը հենց կլինի կապարի ատոմը:
Այլևս անհնար կլինի շարունակել ջարդել
կառուցվածքը և բաժանել
այդ մասնիկը այնպես, որ շարունակեն պահպանվել
կապարի հատկանիշները և այն շարունակի կոչվել կապար:
Ատոմներ ուսումնասիրելիս՝
երբեմն շատ դժվար է լինում պատկերացնել դրանց իրական չափերը:
Իրականում ատոմները աներևակայելի փոքր են:
Օրինակ՝ դիտարկենք ածխածինը:
Այն մտնում է անգամ ձեր մազի
բաղադրության մեջ: Իրականում ածխածինը
մարդու օրգանիզմում գերակշռող կառուցվածքային նյութն է:
Ածխածինը համարվում է օրգանական կառուցվածքների հիմնական բաղադրիչ:
Այսպիսով եթե դիտարկենք մազը, այն մեծամասնությամբ կազմված կլինի ածխածնից:
Վերցնենք պատկերված մազը,
որը ներկված է ավելի հստակ
երևալու և ավելի հեշտ
ուսումնասիրվելու համար,
ապա փորձենք ճշտել,
թե որքան ատոմ կա մազի
լայնական կտրվածքում:
Իմանալով, որ ատոմի չափերը չափազանց փոքր են
դուք, հնարավոր է, կեզրակացնեք,
որ մազի լայնական կտրվածքում կա
մոտ հազար ատոմ կամ գուցե տաս հազար,
կամ հարյուր հազար: Սակայն այդ գուշակումները սխալ են:
Մազի կտրվածքում առկա է մոտ մեկ միլիոն
ածխածնի ատոմ:
Դա նշանակում է, որ մազը
ունի մեկ միլիոն ատոմ լայնություն:
Սա իհարկե խիստ մոտավոր տվյալ է,
և ատոմների թիվը հստակ մեկ միլիոն չի, սակայն
այդ մոտարկումը թույլ է տալիս
պատկերացում կազմել ատոմի
անասելի փոքր չափերի մասին:
Բավականին դժվար է մտովի կողք կողքի
տեղավորել ատոմ կոչվող մեկ միլիոն մասնիկ
մազի լայնական հատույթի մեջ,
երբ անգամ դժվար է անզեն աչքով դիտարկել
մազի վերոնշյալ հատույթը:
Այժմ, իմանալով, որ ածխածին
տարրը կարևորագույն կառուցողական միավորներից է՝
պատկերացնենք, որ այդ տարրի պարզագույն կառուցվածքային միավորները կապված են
միմյանց հետ:
Ածխածնի ատոմը ինքնին կազմված է ավելի
հիմնական բաղադրիչներից:
Նույնպես և ոսկու ատոմը
և մյուս բոլոր տարրերի ատոմները:
Այժմ անցնում ենք ատոմի կառուցվածքի ուսումնասիրությանը:
Ինչպես նշեցինք ատոմը կամված է ավելի փոքր մասնիկներից:
Եթե փոխել այդ մասնիկների դիրքը, հեռացնել նրանցից մեկը
կամ որևէ ազդեցություն ունենալ մասնիկների
ամբողջության վրա,
արդյունքում կփոխվեն տարրի տվյալ ատոմի
ամբողջ հատկանիշները՝ այլ տարրերի հետ
փոխազդեցության
բնորոշ գծերը: Ասածը ավելի հստակ պատկերացնելու համար
ներկայացնենք ատոմի այդ կառուցողական մասնիկները:
Ուսումնասիրությունը սկսենք պրոտոնից:
Պրոտոնը հանդիսանում է ատոմի միջուկի բաղադրիչ,
որը կներկայացնենք մի փոքր ուշ:
Պրոտոնը հանդիսանում է դրականապես լիցքավորված մասնիկ:
Ատոմում պրոտոնների թիվը հավասար է
պարբերական համակարգում ատոմի ունեցած կարգաթվին:
Եթե ուշադիր դիտել պարբերական համակարգը,
կարելի է նկատել, որ տարրերը
դասավորված են ըստ կարգաթվի, հետևաբար նաև
ըստ պրոտոնների թվի աճի:
Այսպիսով, օրինակ՝ ջրածինը կունենա 1 պրոտոն
Հելիումը՝ 2, ածխածինը՝ 6, և այսպես շարունակ:
Անհնար է հանդիպել ածխածնի ատոմ,
որը կունենա 7 պրոտոն,
քանի որ նշված քանակով պրոտոններ
կարող է ունենալ միայն ազոտը:
Թթվածինը, իր հերթին,
ունի ընդամենը 8 պրոտոն: Եթե որևէ եղանակով
հաջողվի ատոմին ավելացնել
ևս 1 պրոտոն, ատոմը կդադարի թթվածին լինելուց:
Այսինքն, պրոտոնների թիվը
կարելի է ընդունել որպես ատոմի բնութագրիչ հատկանիշ:
Անհրաժեշտ է հիշել, որ պրոտոնների թիվը միշտ հավասար է
պարբերական համակարգում նշված տարրի կարգաթվին:
Պարբերական համակարգում կարգաթիվը նշվում է
տարրի ատոմի վանդակի
վերևի աջ անկյունում, քանի որ այն հանդիսանում է
տարրի գլխավոր բնութագրիչներից մեկը:
Պրոտոնը ունի որոշակի զանգված:
Մեկ պրոտոնի զանգվածը հավասար է մեկ զ.ա.մ.:
Ընդհանրապես ատոմի զանգվածը որոշվում է նրա միջուկի զանգվածով:
Ատոմի զանգվածը որոշելուց
մեծ դեր խաղացող մյուս "բաղադրիչները" նեյտրոններն են:
Վերջիններս նույնպես մտնում են միջուկի կազմի մեջ:
Պրոտոնների հետ միասին նրանք կազմավորում են
ատոմի կենտրոնը՝ միջուկը: Նեյտրոնները ունեն
յուրաքանչյուրը մեկ զ.ա.մ. զանգված,
սակայն պրոտոններից տարբերվում են
նրանով, որ չունեն լիցք:
Ատոմում նեյտրոնների թիվը
կարելի է որոշել տարրի
ատոմային զանգվածից հանելով պրոտոնների թիվը:
Նեյտրոններով է պայմանավորված այն երևույթը, որ միևնույն տարրի
ատոմները կարող են ունենալ մի քանի իզոտոպներ: Իզոտոպները
միամյանցից տարբերվում են ատոմային
զանգվածով և ռադիոակտիվությամբ:
Այս երևույթի շնորհիվ կարող են
գոյություն ունենալ ածխածնի այնպիսի
իզոտոպներ, ինչպիսիք են
C (12), C (13), C(14) ատոմները,
որոնք ունեն համապատասխանաբար 6, 7 և 8 նեյտրոն:
Աղյուսակում ներկայացված են ամենատարածված իզոտոպների
ատոմային զանգվածները: Դրոնց օգնությամբ էլ հնարավոր է դառնում
կազմել ատոմի միջուկի ամբողջական պատկերը:
Այժմ անդրադառնանք Բորի՝
ատոմի մոլորակային տեսությանը: Ըստ այդ տեսության՝
արեգակնային համակարգում Արեգակի շուրջը պտտվող
մոլորակների նմանությամբ
ատոմի միջուկի շուրջ պտտվում են էլեկտրոնները: