چگونه تعداد الکترون ها تعیین می شود؟ ساختار اتم ها، مدارهای الکترون، حداکثر تعداد الکترون ها در مدارها، خانواده های ژئوشیمیایی. وابستگی خواص عناصر به ساختار پوسته و جرم الکترونی. ایزوتوپ ها و تعداد پروتون ها

نمونه های انجمنی از فرآیند ازواسموز، انتقال و توزیع انرژی و اطلاعات

ترکیب هسته یک اتم. محاسبه پروتون و نوترون

فرمول های واکنش زیربنایی همجوشی حرارتی هسته ای کنترل شده

ترکیب هسته یک اتم. محاسبه پروتون و نوترون

بر اساس مفاهیم مدرن، یک اتم شامل یک هسته و الکترون هایی است که در اطراف آن قرار دارند. هسته یک اتم به نوبه خود از ذرات بنیادی کوچکتر - از یک عدد معین - تشکیل شده است پروتون ها و نوترون ها(نام عمومی پذیرفته شده آن نوکلئون است)، که توسط نیروهای هسته ای به هم پیوسته است.

تعداد پروتون هادر هسته ساختار لایه الکترونی اتم را تعیین می کند. و پوسته الکترونی تعیین می کند خواص فیزیکی و شیمیاییمواد تعداد پروتون ها مطابق با عدد اتمی در است جدول تناوبی عناصر شیمیاییمندلیف که به آن عدد بار، عدد اتمی نیز می گویند، عدد اتمی. به عنوان مثال، تعداد پروتون ها در یک اتم هلیوم 2 است. در جدول تناوبی عدد 2 است و به عنوان He 2 تعیین شده است. نماد تعداد پروتون ها حرف لاتین Z است. هنگام نوشتن فرمول، اغلب عدد نشان دهنده آن است. تعداد پروتون ها در زیر نماد عنصر یا راست یا چپ قرار دارد: He 2 / 2 He.

تعداد نوترون هامربوط به ایزوتوپ خاصی از یک عنصر است. ایزوتوپ ها عناصری با عدد اتمی یکسان (تعداد پروتون و الکترون یکسان) اما اعداد جرمی متفاوت هستند. عدد انبوه- تعداد کل نوترون ها و پروتون ها در هسته یک اتم (نشان داده شده است حرف لاتینالف). هنگام نوشتن فرمول ها، عدد جرمی در بالای نماد عنصر در یک طرف نشان داده می شود: He 4 2 / 4 2 He (ایزوتوپ هلیم - هلیم - 4)

بنابراین، برای یافتن تعداد نوترون‌ها در یک ایزوتوپ خاص، باید تعداد پروتون‌ها را از تعداد کل جرم کم کرد. به عنوان مثال، می دانیم که اتم هلیوم-4 He 4 2 حاوی 4 ذره بنیادی است، زیرا عدد جرمی ایزوتوپ 4 است. علاوه بر این، می دانیم که He 4 2 دارای 2 پروتون است. از 4 (تعداد جرم کل) 2 (تعداد پروتون) کم می کنیم 2 - تعداد نوترون های هسته هلیوم-4.

فرآیند محاسبه تعداد ذرات فانتوم در هسته اتم. به عنوان مثال، تصادفی نبود که هلیوم-4 (He 4 2) را در نظر گرفتیم که هسته آن از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده است. از آنجایی که هسته هلیوم-4 که ​​ذره آلفا (ذره α) نامیده می شود، در واکنش های هسته ای کارآمدترین است، اغلب برای آزمایش هایی در این جهت استفاده می شود. شایان ذکر است که در فرمول های واکنش های هسته ای اغلب به جای He 4 2 از نماد α استفاده می شود.

با مشارکت ذرات آلفا بود که E. Rutherford اولین کار را انجام داد تاریخ رسمیواکنش فیزیک تبدیل هسته ای در طی واکنش، ذرات آلفا (He 4 2) هسته های ایزوتوپ نیتروژن (N 14 7) را بمباران کردند و در نتیجه یک ایزوتوپ اکسیژن (O 17 8) و یک پروتون (p 1 1) تشکیل شد.

این واکنش هسته ای به شکل زیر است:

بیایید تعداد ذرات فانتوم پو را قبل و بعد از این تبدیل محاسبه کنیم.

برای محاسبه تعداد ذرات فانتومی که نیاز دارید:
مرحله 1. تعداد نوترون ها و پروتون ها را در هر هسته بشمارید:
- تعداد پروتون ها در نشانگر پایین نشان داده شده است.
- تعداد نوترون ها را با کم کردن تعداد پروتون ها (شاخص پایین تر) از تعداد جرم کل (نشانگر بالایی) درمی یابیم.

مرحله 2. تعداد ذرات فانتوم پو را در هسته اتم بشمارید:
- تعداد پروتون ها را در تعداد ذرات فانتوم پو موجود در 1 پروتون ضرب کنید.
- تعداد نوترون ها را در تعداد ذرات پو فانتوم موجود در 1 نوترون ضرب کنید.

مرحله 3. تعداد ذرات فانتوم Po را جمع کنید:
- قبل از واکنش، تعداد ذرات فانتوم پو را در پروتون با تعداد حاصل در نوترون در هسته اضافه کنید.
- تعداد حاصل از ذرات فانتوم پو را در پروتون با تعداد حاصل در نوترون در هسته پس از واکنش اضافه کنید.
- تعداد ذرات فانتوم پو قبل از واکنش را با تعداد ذرات فانتوم پو بعد از واکنش مقایسه کنید.

نمونه ای از محاسبه توسعه یافته تعداد ذرات فانتوم در هسته اتمی.
(واکنش هسته ای شامل یک ذره α (He 4 2)، که توسط ای. رادرفورد در سال 1919 انجام شد)

قبل از واکنش (N 14 7 + He 4 2)
N 14 7

تعداد پروتون: 7
تعداد نوترون: 7-14 = 7
در 1 پروتون - 12 پو، به این معنی که در 7 پروتون: (12 x 7) = 84;
در 1 نوترون - 33 پو، که به معنی در 7 نوترون: (33 x 7) = 231;
تعداد کل ذرات فانتوم پو در هسته: 84+231 = 315

او 4 2
تعداد پروتون - 2
تعداد نوترون 4-2 = 2
تعداد ذرات فانتوم پو:
در 1 پروتون - 12 پو، یعنی در 2 پروتون: (12 x 2) = 24
در 1 نوترون - 33 پو، به این معنی که در 2 نوترون: (33 x 2) = 66
تعداد کل ذرات فانتوم پو در هسته: 24+66 = 90

تعداد کل ذرات فانتوم پو قبل از واکنش

N 14 7 + He 4 2
315 + 90 = 405

پس از واکنش (O 17 8) و یک پروتون (p 1 1):
O 17 8
تعداد پروتون: 8
تعداد نوترون: 17-8 = 9
تعداد ذرات فانتوم پو:
در 1 پروتون - 12 پو، یعنی در 8 پروتون: (12 x 8) = 96
در 1 نوترون - 33 پو، به این معنی که در 9 نوترون: (9 x 33) = 297
تعداد کل ذرات فانتوم پو در هسته: 96+297 = 393

ص 1 1
تعداد پروتون: 1
تعداد نوترون: 1-1=0
تعداد ذرات فانتوم پو:
12 پو در 1 پروتون وجود دارد
هیچ نوترونی وجود ندارد.
تعداد کل ذرات فانتوم پو در هسته: 12

تعداد کل ذرات فانتوم پو پس از واکنش
(O 17 8 + p 1 1):
393 + 12 = 405

بیایید تعداد ذرات فانتوم پو قبل و بعد از واکنش را با هم مقایسه کنیم:

نمونه ای از یک فرم کوتاه برای محاسبه تعداد ذرات فانتوم در یک واکنش هسته ای.

معروف واکنش هسته ایواکنش متقابل ذرات α با ایزوتوپ بریلیم است که در آن ابتدا یک نوترون کشف شد که خود را به عنوان یک ذره مستقل در نتیجه تبدیل هسته ای نشان می دهد. این واکنش در سال 1932 توسط فیزیکدان انگلیسی جیمز چادویک انجام شد. فرمول واکنش:

213 + 90 → 270 + 33 - تعداد ذرات فانتوم پو در هر یک از هسته ها

303 = 303 - مجموع کل ذرات پو فانتوم قبل و بعد از واکنش

تعداد ذرات فانتوم پو قبل و بعد از واکنش برابر است.

دستورالعمل ها

اگر یک اتم از نظر الکتریکی خنثی باشد، تعداد الکترون های موجود در آن برابر با تعداد پروتون ها است. تعداد پروتون ها مطابقت دارد عنصر اتمیدر جدول تناوبی به عنوان مثال، اولین عدد اتمی را دارد، پس اتم آن یک عدد دارد. عدد اتمی سدیم 11 است، بنابراین اتم سدیم 11 الکترون دارد.

یک اتم همچنین می تواند از دست بدهد یا به دست بیاورد. در این حالت اتم به یون تبدیل می شود که از نظر الکتریکی مثبت یا. فرض کنید یکی از الکترون های سدیم از لایه الکترونی اتم خارج شود. سپس اتم سدیم به یونی با بار مثبت تبدیل می شود که دارای بار 1+ و 10 الکترون در لایه الکترونی خود است. وقتی الکترون ها اضافه می شوند، اتم به یون منفی تبدیل می شود.

اتم‌های عناصر شیمیایی نیز می‌توانند با هم ترکیب شوند و مولکول‌ها، کوچک‌ترین ذره ماده را تشکیل دهند. تعداد الکترون های یک مولکول برابر است با تعداد الکترون های تمام اتم های آن. به عنوان مثال، مولکول آب H2O از دو اتم هیدروژن، هر یک دارای یک الکترون، و یک اتم اکسیژن که دارای 8 الکترون است، تشکیل شده است. یعنی در یک مولکول آب فقط 10 الکترون وجود دارد.

اتم یک عنصر شیمیایی از یک هسته اتمی و یک پوسته الکترونی تشکیل شده است. هسته اتم شامل دو نوع ذره است - پروتون و نوترون. تقریبا تمام جرم یک اتم در هسته متمرکز است زیرا پروتون ها و نوترون ها بسیار سنگین تر از الکترون ها هستند.

شما نیاز خواهید داشت

• عدد اتمی عنصر، نمودار N-Z.

دستورالعمل ها

نوترون ها بار الکتریکی ندارند، یعنی بار الکتریکی آنها صفر است. این مشکل اصلی در مورد تعداد نوترون ها است - عدد اتمی یک عنصر یا پوسته الکترونی آن پاسخ روشنی به این سوال نمی دهد. به عنوان مثال، یک هسته همیشه حاوی 6 پروتون است، اما می تواند 6 و 7 پروتون در آن وجود داشته باشد. ایزوتوپ ها می توانند طبیعی باشند یا می توانند تولید شوند.

هسته های اتمی با نماد حرف یک عنصر شیمیایی از جدول تناوبی مشخص می شوند. در سمت راست نماد، دو عدد در بالا و پایین وجود دارد. عدد بالایی A عدد جرمی اتم است. A = Z+N که Z بار هسته ای (تعداد پروتون ها) و N تعداد نوترون ها است. عدد پایینی Z است - بار هسته. این رکورد اطلاعاتی در مورد تعداد نوترون های هسته ارائه می دهد. بدیهی است که برابر است با N = A-Z.

برای ایزوتوپ های مختلف یک عنصر شیمیایی، عدد A تغییر می کند که در علامت گذاری این ایزوتوپ قابل مشاهده است. ایزوتوپ های خاص نام اصلی خود را دارند. به عنوان مثال، یک هسته هیدروژن معمولی فاقد نوترون و یک پروتون است. ایزوتوپ هیدروژن دوتریوم دارای یک نوترون (A = 2، شماره 2 در بالا، 1 در پایین)، و ایزوتوپ تریتیوم دارای دو نوترون (A = 3، شماره 3 در بالا، 1 در پایین).

وابستگی تعداد نوترون ها به تعداد پروتون ها به اصطلاح منعکس می شود نمودار N-Zهسته های اتمی پایداری هسته ها به نسبت تعداد نوترون ها و تعداد پروتون ها بستگی دارد. هسته های هسته های سبک در N/Z = 1 پایدار هستند، یعنی زمانی که تعداد نوترون ها و پروتون ها برابر باشد. با افزایش تعداد جرم، ناحیه پایداری به مقادیر N/Z>1 تغییر می‌کند و برای سنگین‌ترین هسته‌ها به N/Z ~ 1.5 می‌رسد.

ویدیو در مورد موضوع

منابع:

• ساختار هسته اتم
• چگونه تعداد نوترون ها را پیدا کنیم

یک اتم از یک هسته و الکترون های اطراف آن تشکیل شده است که در مدارهای اتمی به دور آن می چرخند و لایه های الکترونی (سطوح انرژی) را تشکیل می دهند. تعداد ذرات با بار منفی در سطوح خارجی و داخلی، خواص عناصر را تعیین می کند. با دانستن چند نکته کلیدی می توان تعداد الکترون های موجود در یک اتم را یافت.

شما نیاز خواهید داشت

• - کاغذ؛
• - قلم؛
• - سیستم تناوبی مندلیف.

دستورالعمل ها

برای تعیین تعداد الکترون ها از جدول تناوبی D.I استفاده کنید. مندلیف. در این جدول، عناصر در یک توالی مشخص قرار گرفته اند که ارتباط نزدیکی با ساختار اتمی آنها دارد. با دانستن اینکه مثبت همیشه برابر با عدد ترتیبی عنصر است، به راحتی می توانید تعداد ذرات منفی را پیدا کنید. پس از همه، مشخص است که اتم به عنوان یک کل خنثی است، به این معنی که تعداد الکترون ها برابر با تعداد و تعداد عنصر در جدول خواهد بود. به عنوان مثال، برابر با 13 است. بنابراین، تعداد الکترون ها 13، برای سدیم - 11، برای آهن - 26 و غیره خواهد بود.

اگر نیاز به یافتن تعداد الکترون ها در سطوح انرژی دارید، ابتدا اصل پل و قانون هوند را مرور کنید. سپس با استفاده از همان سیستم تناوبی یا بهتر بگوییم دوره ها و گروه های آن، ذرات منفی را بین سطوح و زیرسطح ها توزیع کنید. بنابراین تعداد ردیف افقی (دوره) تعداد لایه های انرژی را نشان می دهد و ردیف عمودی (گروه) تعداد الکترون های سطح بیرونی را نشان می دهد.

فراموش نکنید که تعداد الکترون های بیرونی تنها برای عناصری که در زیرگروه های اصلی قرار دارند با عدد گروه برابر است. برای عناصر زیر گروه های جانبی، تعداد ذرات باردار منفی در آخرین سطح انرژینمی تواند بیش از دو باشد. به عنوان مثال، اسکاندیم (Sc)، واقع در دوره 4، در گروه 3، زیر گروه جانبی، 2 مورد از آنها وجود دارد در حالی که گالیم (Ga) که در همان دوره و همان گروه است، اما در زیر گروه اصلی، الکترون های خارجی 3.

هنگام شمارش الکترون ها در اتم، توجه داشته باشید که دومی ها مولکول ها را تشکیل می دهند. در این حالت، اتم ها می توانند بپذیرند، ذرات باردار منفی را ببخشند یا یک جفت مشترک تشکیل دهند. به عنوان مثال، مولکول هیدروژن (H2) یک جفت الکترون مشترک دارد. مورد دیگر: در یک مولکول سدیم فلوراید (NaF)، مجموع کل الکترون ها برابر با 20 خواهد بود. اما در طول واکنش شیمیاییاتم سدیم الکترون خود را رها می کند و 10 می ماند و اتم فلوئور آن را می پذیرد و همچنین 10 می گیرد.

توصیه مفید

به یاد داشته باشید که تنها 8 الکترون در بیرونی ترین سطح انرژی وجود دارد. و این به موقعیت عنصر در جدول تناوبی بستگی ندارد.

منابع:

• a چون اتم عدد عنصر است

اتم ها از ذرات زیر اتمی - پروتون، نوترون و الکترون تشکیل شده اند. پروتون ها ذراتی با بار مثبت هستند که در مرکز یک اتم، در هسته آن یافت می شوند. تعداد پروتون های یک ایزوتوپ را می توان از عدد اتمی عنصر شیمیایی مربوطه محاسبه کرد.

مدل اتم

برای توصیف خواص یک اتم و ساختار آن، مدلی به نام "مدل بور اتم" استفاده می شود. بر اساس آن، ساختار یک اتم شبیه است منظومه شمسی- مرکز سنگین (هسته) در مرکز قرار دارد و ذرات سبکتر در مدار اطراف آن حرکت می کنند. نوترون‌ها و پروتون‌ها هسته‌ای با بار مثبت تشکیل می‌دهند و الکترون‌های با بار منفی در اطراف مرکز حرکت می‌کنند و توسط نیروهای الکترواستاتیک به سمت آن جذب می‌شوند.

عنصر ماده ای است که از اتم های یک نوع تشکیل شده است و با تعداد پروتون های هر یک از آنها تعیین می شود. یک عنصر نام و نماد خاص خود را دارد، مانند هیدروژن (H) یا اکسیژن (O). خواص شیمیاییعناصر به تعداد الکترون ها و بر این اساس، تعداد پروتون های موجود در اتم ها بستگی دارد. ویژگی های شیمیاییاتم ها به تعداد نوترون ها بستگی ندارند، زیرا بار الکتریکی ندارند. با این حال، تعداد آنها بر ثبات هسته تاثیر می گذارد و تغییر می کند وزن کلاتم

ایزوتوپ ها و تعداد پروتون ها

اتم ها ایزوتوپ نامیده می شوند عناصر منفردبا تعداد نوترون های مختلف این اتم‌ها از نظر شیمیایی یکسان هستند، اما جرم‌های متفاوتی دارند و همچنین در توانایی انتشار تشعشع متفاوت هستند.

عدد اتمی (Z) عدد اتمی یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی مندلیف است که با تعداد پروتون های هسته تعیین می شود. هر اتم با یک عدد اتمی و یک عدد جرمی (A) مشخص می شود که برابر با تعداد کل پروتون ها و نوترون های هسته است.

یک عنصر ممکن است دارای اتم هایی با تعداد نوترون های متفاوت باشد، اما تعداد پروتون ها ثابت می ماند و برابر با تعداد الکترون های اتم خنثی است. برای تعیین تعداد پروتون در هسته یک ایزوتوپ کافی است به عدد اتمی آن نگاه کنیم. تعداد پروتون ها برابر با تعداد عنصر شیمیایی مربوطه در جدول تناوبی مندلیف است.

• تابش، مقدمه ای بر حفاظت در برابر تشعشع

تا آغاز قرن بیستم، دانشمندان معتقد بودند که یک اتم کوچکترین ذره غیرقابل تقسیم ماده است، اما معلوم شد که این اشتباه است. در واقع در مرکز اتم هسته آن با پروتون های با بار مثبت و نوترون های خنثی قرار دارد و الکترون های با بار منفی در مدارهای دور هسته می چرخند (این مدل اتم در سال 1911 توسط ای. رادرفورد پیشنهاد شد). قابل ذکر است که جرم پروتون ها و نوترون ها تقریباً برابر است، اما جرم یک الکترون حدود 2000 برابر کمتر است.

اگرچه یک اتم دارای ذرات با بار مثبت و منفی است، اما بار آن خنثی است، زیرا یک اتم دارای تعداد پروتون و الکترون یکسان است و ذرات با بار متفاوت یکدیگر را خنثی می کنند.

بعداً، دانشمندان دریافتند که الکترون‌ها و پروتون‌ها دارای بار یکسانی هستند، برابر با 1.6 10-19 C (C یک کولن است، واحد بار الکتریکی در سیستم SI.

آیا تا به حال به این سوال فکر کرده اید که چه تعداد الکترون با بار 1 C مطابقت دارد؟

1/(1.6·10 -19) = 6.25·10 18 الکترون

برق

بارهای الکتریکی بر یکدیگر تأثیر می گذارند که به شکل خود را نشان می دهد نیروی الکتریکی.

اگر جسمی بیش از حد الکترون داشته باشد، بار الکتریکی کلی منفی خواهد داشت و بالعکس - اگر کمبود الکترون وجود داشته باشد، جسم بار مثبت کلی خواهد داشت.

به قیاس با نیروهای مغناطیسیهنگامی که قطب های دارای بار مشابه دفع می کنند و قطب های دارای بار مخالف جذب می شوند، بارهای الکتریکی به روشی مشابه رفتار می کنند. با این حال، در فیزیک کافی نیست که در مورد قطبیت یک بار الکتریکی صحبت کنیم، مقدار عددی آن مهم است.

برای پی بردن به بزرگی نیرویی که بین اجسام باردار وارد می شود، نه تنها مقدار بارها بلکه فاصله بین آنها نیز لازم است. نیروی گرانش جهانی قبلاً در نظر گرفته شده است: F = (Gm 1 m 2) / R 2

• m 1, m 2- توده های بدن؛
• آر- فاصله بین مراکز اجسام؛
• G = 6.67 10 -11 نیوتن متر مربع / کیلوگرم- ثابت گرانشی جهانی

در نتیجه آزمایشات آزمایشگاهی، فیزیکدانان فرمول مشابهی برای نیروی برهمکنش بارهای الکتریکی به دست آوردند که به نام قانون کولمب:

F = kq 1 q 2 / r 2

• q 1، q 2 - بارهای متقابل، اندازه گیری شده در C.
• r فاصله بین بارها است.
• k - ضریب تناسب ( SI: k=8.99·10 9 Nm 2 Cl 2; SSSE: k=1).

• k=1/(4pe 0).
• ε 0 ≈8.85·10 -12 C 2 N -1 m -2 - ثابت الکتریکی.

طبق قانون کولن، اگر دو بار علامت یکسانی داشته باشند، نیروی F که بین آنها وارد می شود مثبت است (بارها یکدیگر را دفع می کنند). اگر اتهامات دارای علائم مخالف باشند، نیروی موثرمنفی (بارها یکدیگر را جذب می کنند).

با استفاده از قانون کولن می توان میزان نیروی بار 1 درجه سانتی گراد را مورد قضاوت قرار داد. به عنوان مثال، اگر فرض کنیم که دو بار، هر یک 1 درجه سانتیگراد، در فاصله 10 متری از یکدیگر قرار گیرند، آنگاه آنها با قدرت یکدیگر را دفع می کنند:

F = kq 1 q 2 /r 2 F = (8.99 10 9) 1 1/(10 2) = -8.99 10 7 N

این یک نیروی نسبتاً بزرگ است که تقریباً با جرم 5600 تن قابل مقایسه است.

حالا بیایید از قانون کولن استفاده کنیم تا بفهمیم الکترون با چه سرعت خطی در یک اتم هیدروژن می چرخد، با فرض اینکه در یک مدار دایره ای حرکت می کند.

طبق قانون کولن، نیروی الکترواستاتیکی که بر یک الکترون وارد می شود را می توان با نیروی مرکزگرا برابر دانست:

F = kq 1 q 2 / r 2 = mv 2 / r

با در نظر گرفتن این واقعیت که جرم الکترون 9.1·10-31 کیلوگرم و شعاع مدار آن = 5.29·10-11 متر است، مقدار 8.22·10-8 N به دست می آید.

اکنون می توانید پیدا کنید سرعت خطیالکترون:

8.22·10 -8 = (9.1·10 -31)v 2 /(5.29·10-11) v = 2.19·10 6 m/s

بنابراین، الکترون اتم هیدروژن با سرعت تقریبی 7.88 میلیون کیلومتر در ساعت به دور مرکز خود می چرخد.

اتم یک عنصر شیمیایی از یک هسته و الکترون ها. مقدار الکترون هادر یک اتم به عدد اتمی آن بستگی دارد. پیکربندی الکترونیکیتوزیع الکترون ها را در پوسته ها و زیر پوسته ها تعیین می کند.

شما نیاز خواهید داشت

• عدد اتمی، ترکیب مولکولی

دستورالعمل ها

اگر اتم از نظر الکتریکی خنثی است، عدد الکترون هابرابر با تعداد پروتون هاست. تعداد پروتون ها مطابق با عدد اتمی عنصر در جدول تناوبی است. به عنوان مثال، هیدروژن اولین عدد اتمی را دارد، بنابراین اتم آن یک الکترون دارد. عدد اتمی سدیم 11 است پس اتم سدیم 11 دارد الکترون ها.

یک اتم همچنین می تواند الکترون از دست بدهد یا به دست آورد. در این حالت اتم به یون تبدیل می شود که دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی است. بیایید بگوییم یکی از الکترون هاسدیم از لایه الکترونی اتم خارج شده است. سپس اتم سدیم به یونی با بار مثبت تبدیل می شود که دارای بار 1+ و 10 است الکترون هاروی پوسته الکترونیکی آن به محض پیوستن الکترون هااتم تبدیل به یون منفی می شود.

اتم‌های عناصر شیمیایی نیز می‌توانند با هم ترکیب شوند و مولکول‌ها، کوچک‌ترین ذره ماده را تشکیل دهند. مقدار الکترون هادر یک مولکول برابر با مقدار است الکترون هاتمام اتم های موجود در آن به عنوان مثال، مولکول آب H2O از دو اتم هیدروژن تشکیل شده است که هر یک دارای یک الکترون و یک اتم اکسیژن است که دارای 8 اتم است. الکترون ها. یعنی در یک مولکول آب فقط 10 عدد وجود دارد الکترون ها.

ریاضیدانان متعصبی که عاشق شمارش همه چیز در جهان هستند، مدتهاست که می خواهند پاسخ این سوال اساسی را بدانند: چند ذره در جهان هستی وجود دارد؟ با توجه به اینکه تقریباً 5 تریلیون اتم هیدروژن می تواند فقط روی سر یک پین قرار بگیرد که هر یک از 4 ذره بنیادی (1 الکترون و 3 کوارک در یک پروتون) تشکیل شده است، می توان فرض کرد که تعداد ذرات در جهان قابل مشاهده فراتر است. محدودیت بازنمایی انسان

به هر حال، پروفسور فیزیک، تونی پادیلا از دانشگاه ناتینگهام، روشی را برای تخمین تعداد کل ذرات در کیهان بدون در نظر گرفتن فوتون‌ها یا نوترینوها ایجاد کرده است، زیرا آنها جرمی ندارند (یا بهتر بگوییم، تقریباً هیچ جرمی ندارند):

برای محاسبات خود، دانشمند از داده‌های به‌دست‌آمده با تلسکوپ پلانک استفاده کرد که برای اندازه‌گیری تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی، که قدیمی‌ترین تابش نور مرئی در کیهان است و در نتیجه شباهتی از مرز آن را تشکیل می‌دهد، استفاده شد. به لطف تلسکوپ، دانشمندان توانستند چگالی و شعاع جهان مرئی را تخمین بزنند.

متغیر ضروری دیگر کسر ماده موجود در باریون ها است. این ذرات از سه کوارک تشکیل شده‌اند و شناخته‌شده‌ترین باریون‌های امروزی پروتون‌ها و نوترون‌ها هستند، بنابراین پادیلا آنها را در مثال خود در نظر می‌گیرد. در نهایت، محاسبه به آگاهی از جرم پروتون و نوترون (که تقریباً با یکدیگر منطبق هستند) نیاز دارد، پس از آن می توان محاسبات را آغاز کرد.

یک فیزیکدان چه می کند؟ او چگالی جهان مرئی را می گیرد، آن را در کسری از چگالی باریون ها به تنهایی ضرب می کند و سپس حاصل را در حجم جهان ضرب می کند. او جرم حاصل از همه باریون های جهان را بر جرم یک باریون تقسیم می کند و تعداد کل باریون ها را بدست می آورد. اما ما به باریون ها علاقه ای نداریم.

مشخص است که هر باریون از سه کوارک تشکیل شده است - این دقیقاً همان چیزی است که ما به آن نیاز داریم. علاوه بر این، تعداد کل پروتون ها (همانطور که همه ما از آن می دانیم دوره مدرسهشیمی) برابر است تعداد کلالکترون ها که هم هستند ذرات بنیادی. علاوه بر این، ستاره شناسان ثابت کرده اند که 75٪ از ماده در جهان توسط هیدروژن نشان داده شده است، و 25٪ باقی مانده توسط هلیوم می تواند در محاسبات در این مقیاس نادیده گرفته شود. پادیلا تعداد نوترون‌ها، پروتون‌ها و الکترون‌ها را محاسبه می‌کند، سپس دو موقعیت اول را در سه ضرب می‌کند - و در نهایت به نتیجه نهایی می‌رسیم.

3.28x10 80. بیش از سه ویژنیتیلیون

328.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.

جالب ترین چیز این است که با توجه به مقیاس کیهان، این ذرات حتی بخش زیادی از حجم کل آن را پر نمی کنند. در نتیجه، تنها یک (!) ذره بنیادی در هر متر مکعب از کیهان وجود دارد.