g3x6xz
Ø Introducere
Stim astazi ca toate corpurile pe care le observam in
mediul inconjurator sunt combinatii diferite ale unor elemente.
Astfel, substante ca apa si aerul,atat de indinspensabile oricarei
vietati de pe planeta noastra, nu sunt “substante elementare”,
cum s-a crezut multa vreme. Apa este o combinatie intre doua
elemente, oxigenul si hidrogenul, iar aerul este un amestec de mai multe elemente,
dintre care predominante sunt azotul si oxigenul.
Elementul in conceptia moderna, contine doar un anumit fel de materie.
Totul in mediul inconjurator aste alcatuit din elemente.
Unele substante, cum sunt carbonul, fierul, aurul, sunt ele insele elemente.
Alte substate sunt combinatii de elemente -; de anumite combinatii sau
compusi chimici . De exemplu, sarea de bucatarie este combinatia
chimica intre sodiu si clor, iar zaharul, intre carbon,
hidrogen si oxigen. Sunt substante care reprezinta amestecuri de elemente
(de ex. aerul) sau amestecuri de compusi chimici (de ex. sarea in solutie
apoasa -; saramura -; amestec al compusilor chimici sare si
apa).
Inca din antichitate oamenii si-au pus intrebarea ce anume
face ca un element sa se deosebeasca de altul. Pentru a raspunde
la aceasta intrebare, trebuie sa se considere un alt aspect
al structurii materiei.
Grecilor antici le datoram ideea de “atom”, care in
viziunea lor insemnacea mai mica unitate nedivizibila din
care se compun corprile materiale. Astazi, atomul nu mai este privit
ca o unitate indivizibila, ci ca particula cea mai mica in care
poate fi divizat un element si care pastreaza totusi proprietatile
elementului. Se va vedea ca atomul unui element poate fi divizat si in
parti mai mici (particule subatomice), dar aceste parti nu mai
pastreaza proprietatile elementului. Atomii unui element
determina caracteristicile acelui element; ei au anumite caracteristici
comune, care-i deosebesc de atomii oricarui alt element.
Doi, trei sau mai multi atomi se pot grupa si legaturile dintre ei sunt
atat de puternice incat este foarte dificil sa fie
separati. O astfel de grupare stransa a atomilor reprezinta
o molecula. Molecula este cea mai mica particula a unei
substante capabila sa aiba o existenta stabila.
Unele molecule sunt compuse din atomi ai aceluiasi element, dar cele mai multe
molecule sunt formate din atomii a doua sau mai multe elemente. Substantele
formate din astfel de molecule se numesc compusi chimici. De exemplu, apa este
un compus chimic a carui molecula este formata din doi
atomi de hidrogen si un atom de oxigen.
Moleculele a doi sau a mai multor compusi chimici se pot uni pentru a forma
un amestec. Acesta poate fi format de asemenea dintr-o combinatie de compusi
chimici si elemente pure, sau dintr-o combinatie de elemente pure.
Din cele mai de mai sus reiese ca elementele, moleculele, compusii chimci
sau amestecurile sunt alcatuite din atomi.
Deci faptul ca elementele se deosebesc intre ele se datoreaza
unei singure cauze: atomii din care ele sunt constituite difera intre
ei.
A explora un atom inseamna a patrunde in lumea microparticulelor.
In aceasta lume ciudata, multe din legile care guverneaza
lumea macroscopica nu se mai aplica; pentru acest motiv, explorarea
lumii atomului este o problema deosebit de dificila.
Ø Atomul
O definitie foarte mult simplificata a atomului poate fi urmatoarea:
o parte de materie (nu chiar cea mai mica, fiindca exista
si particule elementare), compusa din electroni, protoni si neutroni;
electronii se rotesc in jurul unui nucleu, care contine protoni si neutroni.
In mare, aceasta definire nu contine neadevaruri, dar este
foarte departe de a fi completa. Intr-adevar, este unanim
recunoscuta consitutia mai sus mentionata a atomului; exista
si justificarea teoretica a realizarii unei astfel de constitutii.
Pentru a se explica fenomenele care fac posibila o asemenea structura
vom considera exemplul celui mai simplu atom, atomul de hidrogen. Acesta are
un nucleu incarcat electric pozitiv, compus dintr-un singur proton,
iar in jurul nucleului se roteste un electron, incarcat negativ.
Intrucat masa electronului este foarte mica in comparatie
cu cea a protonului, se poate spune ca, practic, intreaga amsa
a atomolui este concentrata in nucleu. Fiind cea mai mica
masa de particula elementara cunoscuta cu certitudine
in natura (cu exceptia celei a neutrinului, care este atat
de neinsemnata incat se considera egala
cu zero), masa electronului este folosita curent drept unitate de masa
pentru particulele elementare. Astfel, protonul are masa egala cu 1836
me .
Din punct de vedere electric, electronul si protonul au sarcini egale in
valoare absoluta: 1,60210 · 10-19 coulombi, ceea ce explica
si caracterul neutru al atomului. Si sarcina electronului e este considerata
drept unitate in fizica nucleara, fiind cea mai mica sarcina
electrica cunoscuta (unele teorii moderne, insa,
prevad si existenta unor particule cu sarcini electrice mai mici.
Urmarind istoricul acestei notiuni, in diversele etape ale descoperirii
legate de structura materiei, se constata ca s-a incercat
tot timpul sa se gaseasca diviziuni din ce in ce
mai mici. Din aproape in aproape s-a descoperit o intreaga
lume care populeaza profunzimile materiei: atomi, nuclee, particule elementare
(electroni, protoni,neutroni, mezoni etc.)
Candva, atomul era considerat “caramida ultima”;
apoi s-a constatat ca el are o structura complexa si ca
daca i se inlatura toti electronii ramane
“miezul” sau -; nucleul. Dar s nucleul s-a putu sparge
si au aparut nucleonii, alaturi de alte entitati pe care
fizicienii le-au denumit particule elementare . Particulele elementare fac obiectul
unui capitol de sine statator al fizicii, denumit fizica particulelor
elementare, in care se studiaza proprietatile acestora,
rolul lor in structura materiei, precum si legitatile ce la guverneaza
existenta. Aceasta reprezinta o treapta determinata din
ceea ce se numeste adeseori microcosmos.
Ø Particulele elementare
Constatam ca intervin o serie de marimi, de caracterisitici,
care stabilesc locul fiecarei particule in ierarhia subnucleara.
a) Cel mai usor se observa ca particulele sunt ordonate dupa
mase si ca fiecare dintre cele patru grupari are componentii cuprinsi
intr-un anumit interval de mase. Prin urmare, masa este una dintre caracteristici. b) Sarcina electrica este o alta marime ce caracterizeaza
particulele elementare. Se observa ca majoritatea particuleleor
sunt incarcate fie pozitiv fie negativ, dar si ca aproape
fiecare familie -; multiplet de sarcina -; are un component
neutru. Sarcina electrica a electronului |e| se considera drept
sarcina unitate si la ea se raporteaza toate celelalte. S-a dovedit
ca sarcinile celorlalte particule incarcate sunt totdeauna
un multiplu intreg, pozitiv sau negativ, al sarcinii e (mai este denumita
si sarcina elementara).
Alte proprietati ale particulelor elementare mai sunt: viata medie; spinul;
numarul barionic; numarul leptonic; izospin.