Электроника шаг за шагом
- Автор: Сворень Рудольф Анатольевич
- Год: 1986
- Язык: русский
- Год: "Детская литература"
- ISBN: 5-08-001436-9
- Жанр: Радиоэлектроника
Электронная книга - «Электроника шаг за шагом». Краткое содержание книги:
Т-18. Атомы разных химических элементов различаются числом протонов в ядре и электронов на орбитах. Простейшая планетарная модель атома, построенная нами, — спичечная коробка, которая вращается вокруг руки, — это модель атома водорода. В его ядре — один протон (+), а на орбите — один электрон (—). Бывают атомы водорода, в которые входят еще и нейтроны (это так называемые изотопы — тяжелый водород, дейтерий, с одним нейтроном и сверхтяжелый водород, тритий, с двумя), но мы нейтроны во внимание принимать не будем. Потому, что это частицы нейтральные, электрического заряда у них нет и на электрические свойства атомов они не влияют.
Следующий по сложности — атом гелия. В его ядре уже два протона, а на орбите — два электрона (нейтроны мы опять-таки не принимаем во внимание, хотя они есть и у гелия, и у всех более сложных атомов). У лития — три протона и три электрона, у бериллия — четыре и четыре, бора — пять и пять, углерода — шесть и шесть, азота — семь и семь и так далее.
Один химический элемент отличается от другого числом протонов в ядре. Всего в природе существует 92 разных сорта атомов (с числом протонов в ядре от 1 до 92), то есть 92 химических элемента, а с учетом искусственных, живущих очень короткое время (их получают на ускорителе и тут же «взвешивают», пока они еще живы) — 107. У разных элементов разная способность вступать в химические реакции, соединяться в молекулы. На это и обратили внимание химики еще в те времена, когда о строении атомов ничего не знали. Проанализировав химические свойства элементов, Дмитрий Иванович Менделеев расположил их в определенном порядке в таблице, которая всему миру известна как таблица Менделеева. А потом, спустя много лет, оказалось, что порядок следования элементов в менделеевской таблице определяется числом протонов в атомном ядре — чем больше протонов, тем более далекое место в этой таблице занимает элемент.
Электроны вращаются вокруг ядра по разным орбитам. Некоторые из орбит находятся поближе к ядру, другие подальше от него, третьи — совсем далеко. Все электронные орбиты сгруппировываются в несколько слоев, в несколько, как принято говорить, электронных оболочек. В первом, самом близком к ядру, слое только две орбиты, два вращающихся электрона (исключение — атом водорода, у которого всего один электрон), во втором слое может быть уже до восьми орбит, в третьем — до восемнадцати. (На всех наших рисунках электронная оболочка показана в виде одного круга или эллипса, по которому вращаются все электроны. Это, конечно, грубое упрощение, одно из тех, которым было посвящено предупреждение Т-8.) Особое значение имеет наружный слой электронных орбит, потому что именно с помощью своих внешних электронов атомы соединяются друг с другом, образуя молекулы. С внешними электронными оболочками атома нам еще предстоят интересные встречи, а сейчас несколько слов о другой важной особенности атомных конструкций.
Т-19. Положительный ион и отрицательный ион — атомы, у которых нарушено электрическое равновесие. Обнаружив в электронах и протонах мельчайшие порции электричества, мы можем теперь объяснить, как появляются электрические свойства у более крупных «предметов» — у атомов, у молекул. И у натертых палочек из пластмассы и стекла. В нормальном своем состоянии любой атом электрически нейтрален — число протонов в его ядре и число электронов на орбитах одинаково. А при этом и суммарный положительный заряд атома и его суммарный отрицательный заряд как бы нейтрализуют друг друга, и за пределами атома никакие его электрические свойства вообще не ощущаются. Вещество, состоящее из таких нейтральных атомов, само тоже нейтрально, электрического заряда у него нет (Р-4).
Р-4
Если же каким-то способом удалить с атомной орбиты хотя бы один электрон, то общий заряд электронов будет уже меньше, чем общий заряд протонов. И такой атом в целом будет обладать положительным зарядом. А значит, будет обладать положительным зарядом и молекула, куда входит этот наэлектризованный атом, и в итоге вещество, в которое входит наэлектризованная молекула. У натертой стеклянной палочки положительный заряд появляется именно потому, что при натирании мы, грубо говоря, выдираем электроны из многих атомов, расположенных в поверхностном слое стекла.
Можно при натирании каким-то способом втолкнуть в атом лишний электрон, у некоторых веществ ему найдется местечко на орбите. У такого атома электронов окажется больше, чем протонов в ядре, а значит, появится отрицательный заряд. В итоге отрицательный заряд будет у молекулы, включившей в себя этот атом, и у вещества, куда входит наэлектризованная молекула. Именно так можно объяснить появление отрицательного электрического заряда у натертой пластмассовой палочки.