И

Нейтрон

БЭКМ

Г люо ны

Структура атомного ядра

Атом

Протон

Нижний

кварк

Верхний

кварк

з входящих в состав атома стабильных частиц наименьшая масса у электрона: масса покоя m_{e =} 9,1^.10^-28 г. Протон тяжелее электрона в 1836 раз: масса покоя m_{р =} 1,7^.10^-24 г. Нейтрон и протон примерно одинаковы по весу и размерам (нейтрон чуточку тяжелее). Электрон обладает отрицательным электрическим зарядом, причем это минимально возможный заряд. Протон наделен положительным зарядом, по величине равным заряду электрона. Нейтрон электрически нейтрален (что и повлияло на его название).

Более масштабные структурные образования, чем элементарные частицы, представляют атомы. Атом (от греч. atomos - неделимый¹) – наименьшая частица химического элемента, которая сохраняет его свойства. Как показали исследования Резерфорда, атом внутри почти пустой. Вся его основная масса сосредоточена в крохотном ядре, состоящем из протонов и нейтронов. Они связаны между собой мощными ядерными силами. Вокруг ядра движутся электроны, еще более крохотные, чем частицы, составляющие ядро. Их число в электрически нейтральном атоме равно числу протонов в ядре. Электронная оболочка задает размеры атома (~ 10^-10 м)¹. Различают как внутренние, так и внешние валентные электроны, которые образуют химические связи.

Модель атома со временем менялась от «пудинга с изюмом» или "капельной модели"² (Томсон) к планетарной модели (Бор-Резерфорд), от электронных орбит к «облакам вероятности».

Атомная модель перестала напоминать миниатюрную Солнечную систему и представила распределенные по орбитам вероятностные волны.

С вязи между атомами называют химическими. Химический элемент³ - это вещество, состоящее из атомов только одного вида, которое не может быть расщеплено на более простые вещества в химических реакциях. Все атомы данного элемента имеют в ядре одинаковое число протонов. Порядковый номер химического элемента в периодической системе равен этому числу протонов.

Ядро самого простого химического элемента водорода Н состоит только из одного протона. Сейчас известно 114 химических элементов (последний из них открыт в Дубне в 1998 году). В свое время у Менделеева в его таблице было всего 63 химических элемента.

Если нейтральный атом отдает или присоединяет электроны, он становится положительно или отрицательно заряженным ионом. Число ионов возрастает при повышении температуры или понижении давления. Ионизированное состояние вещества называют плазмой.

Молекулой (новолат. molecula, уменьшит. от лат. moles - масса) называют наименьшую частицу вещества, которой присущи его химические свойства и внутри которой действуют химические связи. Ядра атомов, входящих в молекулу, имеют свои внутренние электроны, а также внешние электроны, общие с другими ядрами. Эти внешние (валентные) электроны как раз и образуют химические связи.

Число и состав атомных ядер, которые входят в молекулу, сохраняется (в нейтральной молекуле общее число электронов совпадает с общим числом протонов, находящихся в ядрах). Можно отличить данную молекулу от молекул другого типа по ее специфическим свойствам. Число атомов в молекуле – от 2 (простейшая молекула - это Н₂) до сотен тысяч (напр., в молекуле белков).

Подобно атому, молекула может быть не только нейтральной, но и ионизированной (т.е. электрически заряженной).

Неподвижные электрические заряды взаимодействуют через электростатическое поле. Движущиеся заряды создают электрический ток. Кроме электрического поля они возбуждают магнитное поле, образуя таким образом электромагнитное поле. Это говорит о неразрывной связи электричества и магнетизма.

Электромагнитные силы, действующие между заряженными частицами, ослабевают обратно пропорционально квадрату расстояния¹. Нейтральные атомы и молекулы взаимодействуют только на очень малом удалении друг от друга.

Есть определенная условность в том, что чисто физические даже очень сложные молекулы причисляют к микромиру, а функционирующие в живых организмах – к фундаментальным процессам макромира.