ATOM VA ATOM YADROSINING TUZILISHI (Atom tuzilishi. Tomson va Rezerford modellari, Bor postulatlari, Radioaktivlik. Alfa, Beta va Gamma nurlanishlar, Radioaktiv yemirilish qonuni, Yadro kuchlari)
Yuklangan vaqt
2024-05-10
Yuklab olishlar soni
5
Sahifalar soni
10
Faytl hajmi
206,5 KB
Ilmiybaza.uz
ATOM VA ATOM YADROSINING TUZILISHI
REJA:
1.
Atom tuzilishi. Tomson va Rezerford modellari.
2.
Bor postulatlari.
3.
Radioaktivlik. Alfa, Beta va Gamma nurlanishlar
4.
Radioaktiv yemirilish qonuni
5.
Yadro kuchlari
6.
Yadro reaksiyalari
Ilmiybaza.uz
Tayanch iboralar: Atom; yadro; protonlar; neytronlardan; Balmer; Pashen;
nurlar; radioaktiv yemirilish; izotoplar; Nuklonlar.
1.
Atom tuzilishi. Tomson va Rezerford modellari
Atomning murakkab tuzilishga ega ekanligining kashf etilishi hozirgi
zamon fizikasining qaror topishida hamda bu fanning keyingi taraqqiyotida ham
muhim rol o’ynaydi. Lekin olimlar atom tuzilishi haqidagi to’g’ri tasavvurlarga
darxol kelgan emaslar. Biz atom tuzilishi haqidagi ikkita modelni ko’rib
o’tamiz.
Tomson modeli. Atomning birinchi modeli elektronni kashf qilgan
mashhur ingliz olimi Tomson tomonidan taklif qilingan edi. Uning fikriga
binoan atomning musbat zaryadi atomning butun hajmini egallaydi va bu
hajmda bir xil zichlikda, ya’ni tekis taqsimlangan. Tomsonning modeli
tajribalarda o’z isbotini topmadi.
Rezerford modeli. Ingliz olimi Rezerford 1911 yil atom tuzilishini
o’rganish uchun tajribalar o’tkazdi. U juda yupqa metall plyonkadan tez
harakatlanuvchi
zarrachalarning og’ishini kuzatadi. Bu esa musbat
zaryadlarning tekis taqsimlanganligi haqidagi Tomson fikrini rad qildi.
Buning natijasida Rezerford atomning tuzilishi haqidagi o’zining modelini
taklif etdi. Bu modelga ko’ra atom zarralarning murakkab sistemasi bo’lib,
uning markazida musbat zaryadlangan yadro joylashgan. Yadro atrofida esa
elektronlar ma’lum orbitalar bo’ylab aylanadi. Atomning deyarli barcha massasi
(99,94%) yadroda to’plangan. Yadroning o’zi protonlar va neytronlardan
tuzilgan. Elektronning massasi
kg
me
10 31
1,9
, protonning massasi esa
kg
mp
,167 10 27
, neytronning massasi ham shunga yaqin.
Rezerford o’z tajribalarida α – zarracha orqaga itqitib yuborilishi uchun
atomning musbat zaryadi va uning massasi fazoning juda kichik sohasiga
yig’ilgan bo’lishi lozimligini tushungan. Ana shunga ko’ra Rezerford atom
yadrosi haqidagi g’oyani – atomning butun massasi va butun musbat zaryad
yadroda yig’ilgan, degan g’oyani ilgari surdi.
Ilmiybaza.uz
Rezerford tajribalaridan atomning planetar modeli bevosita kelib chiqadi.
7.
Bor postulatlari.
Shvetsariya olimi Balmer 1885 yil vodorodning ko’rinadigan spektridagi
chiziqlarga mos keluvchi chastotalarni hisoblaydigan formulani chiqardi.
1 )
1
(
2
2
m
R n
(1)
bu yerda R-Ridberg doimiysi bo’lib, uning son qiymati
1
,3 28 1015
s
R
n va m lar butun sonlarni qabul qiladi. Agar n=1 bo’lsa Laylan seriyasi,
n=2 bo’lsa Balmer seriyasi, n=3 bo’lsa Pashen seriyasi, n=4 bo’lsa Brekket
seriyasi, n=5 bo’lsa Pfund seriyasi hosil bo’ladi. Atom tuzlishi haqidagi
Rezerford modeli bunday spektral qonuniyatlarni tushuntira olmaydi.
Daniya olimi Nils Bor 1913 yil atomning yangi modelini tuzishga harakat
qilib ko’rdi. Shunga asosan u o’zining postulatlarini yaratdi.
1) Elektronlar atomda ixtiyoriy orbitalar bo’yicha emas, balki aniq
radiusli orbitalar bo’yicha harakatlanadi.
2) Elektronlarning statsionar orbitalarida harakatlanishida energiya
chiqarishi va yutilishi yuz bermaydi.
3) Elektronning bir statsionar orbitadan boshqasiga o’tishi aniq kvant
energiya chiqarilishi va yutilishi bilan sodir bo’ladi.
2
1
E
E
h
(1) bundan
h
E
E
2
1
(2)
bunga chastotalar sharti deyiladi.
Atomning o’lchami
~ 10 10 m
, yadroning o’lchami esa
14 m
15
10
10
ni
tashkil etadi.
(1) formulada E1 – atomning birinchi statsionar holatidagi energiyasi, E2 –
uning ikkinchi statsionar holatidagi energiyasi. Agar E1>E2 bo’lsa, foton
nurlanadi, E1<E2 bo’lsa foton yutiladi.
Ilmiybaza.uz
8.
Radioaktivlik. Alfa, Beta va Gamma nurlanishlar.
Tabiiy radioaktivlik 1896 yil fransuz olimi Bekkerel tomonidan ochilgan.
U uran tuzlarining o’z – o’zidan, tashqi faktorlar ta’sirisiz qandaydir nurlar
chiqarishini aniqladi.
Pier Kyuri, Mariya Kyuri – Skladovskaya, Rezerford va boshqa olimlar
o’tkazgan tadqiqotlar ko’rsatdiki, tabiiy radioaktivlik faqat urandagina emas,
balki aktiniy, toriy, poloniy va radiyda ham kuzatiladi. Bu elementlar
chiqaradigan radioaktiv nurlanish tarkibini alfa (α), beta (β) va gamma (γ) nurlar
tashkil qiladi.
α nurlar alfa zarrachalar deb ataladigan geliy atomi yadrosidan iborat. Bu
nurlar elektr va magnit maydonida og’adi. α-zarracha modda orqali o’tganda,
modda atomlarini ionlashtiradi. Bu zarrachalarning ionlashtirish qobiliyati
yuqori, lekin o’tuvchanlik qobiliyati uncha katta emas. Masalan, ular qalinligi
0,06 mm bo’lgan alyuminiy qatlamga butunlay yutiladi.
β nurlar tez elektronlar oqimidan iborat bo’lib, ular elektr va magnit
maydonida og’adi. β-zarrachaning massasi α-zarraga massasidan 7350 marta
kichik, o’rtacha tezligi esa 160 000 s
km ga teng bo’lib, bu α-zarraga tezligidan
10 marta katta. β-zarrachaning o’tuvchanlik qobiliyati juda katta. masalan u
qalinligi 2 sm bo’lgan alyuminiy qatlamdan o’ta oladi.
γ nurlar juda katta chastotali (1020гц) fotonlar oqimidan iborat. Bu nurlar
elektr va magnit maydonida og’maydi. O’tuvchanlik qobiliyati juda katta bo’lib,
ular qalinligi 1 sm bo’lgan qo’rg’oshin qatlamidan ham o’tadi. Bu nurlar elektr
va magnit maydonida og’maydi. γ nurlar yadroning uyg’ongan holatidan asosiy,
statsionar holatiga o’tganida hosil bo’ladi.
Radioaktiv nurlanish jarayonida element yadrolari boshqa element
yadrolariga aylanadi. Bunga radioaktiv yemirilish deyiladi.
Biror elementni
A
Z X deb belgilash mumkin. Bu yerda z-protonlar soni, n-
neytronlar soni A=z+n massa soni.
Radioaktiv yemirilish ikki xil bo’ladi. β-yemirilish va α-yemirilish.
Ilmiybaza.uz
1) β-yemirilishda element davriy sistemada massa sonini o’zgartirmagan
holda o’ngga bir nomerga siljiydi.
e
y
X
A
Z
A
Z
0
1
1
2) α-yemirilishda element davriy sistemada massa sonining 4 ga
kamaytirib, chapga ikki nomerga siljiydi.
4
2
4
2
Нe
y
X
A
Z
A
Z
1.
Radioaktiv yemirilish qonuni.
Radioaktiv moddalarning bir – briga aylanishini o’rganishda Rezerford
radioaktiv moddalar aktivligining vaqt o’tishi bilan susayishini tajriba yo’li bilan
aniqladi. Masalan, radonning radioaktivligi 1 minutdan keyin ikki marta
kamayadi.
Har bir radioaktiv modda uchun aniq vaqt intervali mavjud bo’lib, bu vaqt
davomida aktivlik ikki marta kamayadi. Bu T vaqtga yarim yemirilish davri
deyiladi.
Radioaktiv modda aktivligining vaqtga bog’liqlik grafigi 53 – rasmda
ko’rsatilgan.
Ilmiybaza.uz
53-rasm
Grafikdan ko’rinib turibdiki, bu moddaning yarim yemirilish davri
T=5sutka ga teng.
Radioaktiv yemirilishning asosiy qonuni.
T
t
N
N
0 2
(1)
bu yerda N0 – radioaktiv atomlarning dastlabki soni, N esa t vaqtdan keyin
yemirilmay qolgan radioaktiv atomlarning soni.
Yarim yemirilish davri radioaktiv yemirilish tezligini aniqlovchi asosiy
kattalikdir. Turli moddalar uchun yarim yemirilish davri turlicha. Masalan uran
uchun T=4,5mlrd yilga teng. Radiy uchun esa T=1600yil, poloniy uchun
s
T
10 4
5,1
.
Radioaktiv elementda 1 sek vaqt ichida yemiriladigan atomlar soniga bu
elementning aktivligi deyiladi (A).
dt
A dN
(2)
Aktivlikning o’lchov birligi Kyuri
sek
yemirilish
kyuri
1010
7,3
1
Radioaktiv atomlarning o’rtacha yashash vaqti yarim yemirilish davriga
to’g’ri proporsional
4,1 T
5. Yadro kuchlari.
Ma’lumki, atom yadrosi protonlar va neytronlardan tashkil topgan. Atom
butunicha olib qaralganda neytral zarracha. Chunki yadrodagi protonlar soni
atom qobig’idagi elektronlarga teng. Binobarin, yadrodagi protonlar soni
elementlarning davriy sistemasidagi atom nomeri z ga teng.
Avval aytib o’tilganidek, yadrodagi z protonlar va N neytronlar sonining
yig’indisi A ga massa soni deb ataladi
N
Z
A
(1)
Ilmiybaza.uz
Proton va neytronning massalari bir – biriga yaqin. Elektronning massasi
esa protonning, demak yadroning massasidan juda kichik
e
p
m
m
1836
(2)
Tarkibidagi protonlar soni bir xil, neytronlar soni esa turlicha bo’lgan
yadrolarga izotoplar deyiladi.
Hozirgi paytda barcha ximiyaviy elementlarda izotoplarning mavjudligi
aniqlangan. Ba’zi elementlar nostabil (ya’ni radioaktiv) izotoplarga ega.
Tabiatda mavjud bo’lgan eng og’ir element uranda ham (nisbiy atom massalari
238, 235 va h.k), eng yengil element bo’lgan vodorodda ham izotoplar bor
(nisbiy atom massalari 1,2,3). Vodorodning nisbiy atom massasi 3 bo’lgan
izotopi tritiy deb ataladi. U radioaktiv bo’lib, yarim yemirilish davri 12 yilga
teng.
Yadro juda barqaror, chunki protonlar va neytronlar yadro ichida nihoyatda
katta kuchlar bilan tutib turiladi. Bu garvitasiya kuchi emas. Chunki gravitatsiya
kuchi yadro kuchalridan juda kichik. Shuningdek, bu kuchlar elektromagnit
kuchlari emas. Chunki bir xil zaryadga ega bo’lgan protonlar orasida faqat
itarish kuchi paydo bo’lishi lozim edi. Keyinchalik protonlar va neytronlar ya’ni
Nuklonlar orasidagi bu kuchga yadro kuchlari deb nom berildi. Bu kuchlar
elektromagnit kuchlardan taxminan 100 marta katta ekanligi aniqlandi.
Yadro kuchalrining yana bir xususiyati - ualrning qisqa masofada ta’sir
qilishidir. Elektromagnit kuchlar masofa ortishi bilan nisbatan sekin kamayadi.
Yadro kuchlari esa yadro o’lchamlari kattaligi tartibidagi (
15 m
14
10
10
)
masofalardagina sezilarli darajada namoyon bo’ladi. Buni Rezerfordning α-
zarrachalarning yadrolar bilan to’qnashgandagi sochilishiga doir tajribalari
ko’rsatdi. Hozirgi paytda yadro kuchlari olimlar tomonidan har tomonlama
o’rganilmoqda.
6. Yadroning bog’lanish energiyasi.