Opetus.tv PRO
Opetus.tv
Aineiden kemiallisissa ominaisuuksissa havaittiin yhtäläisyyksiä \( \longrightarrow \) Vuonna 1869 Dmitri Mendelejev koosti nykyisen kaltaisen jaksollisen järjestelmän.
Antiikin Kreikan filosofi Leukippos (400-luku eaa.) \( \longrightarrow \) Kaikki maailmankaikkeudessa koostui katoamattomista, jakamattomista elementeistä, atomeista.
1897 J.J. Thomson havaitsi, että atomissa on negatiivisesti varattuja hiukkasia: elektroneja.
"rusinapullamalli"
Vuonna 1911 Ernest Rutherford havaitsi, että atomilla on positiivisesti varattu ydin, jota elektronit ympäröivät.
Vuonna 1932 oli vahvistettu atomiytimen koostuvan positiivisesti varautuista protoneista ja sähköisesti neutraaleista neutroneista.
Nykyisin käytössä on kvanttimekaaninen atomimalli, jossa elektronien paikka ilmaistaan todennäköisyyksiä käyttäen.
Atomin halkaisija on noin 100 pm eli \( 100\cdot 10^{-12} \) m.
Atomiydin on noin 10 fm eli \( 10\cdot 10^{-15} \) m.
Elektronien sijaintia ytimen ympärillä mallinnetaan elektroniverholla.
\( \longrightarrow \)Suurin osa atomista on tyhjää tilaa.
Atomissa protoneita ja elektroneja on yhtä paljon
\( \longrightarrow \) Atomi on varaukseton.
Protoni ja neutroni ovat massaltaan suunnilleen yhtä suuria.
Elektronia ei voida enää jakaa pienempiin osiin.
Protoni ja neutroni muodostuvat kolmesta kvarkista.
Kvarkit ja elektronit eivät enään jakaannu pienempiin osiin \( \longrightarrow \) perushiukkasia.
Jokaisella hiukkasella on olemassa myös antihiukkanen.
Kaikki maailmankaikkeudessa tapahtuvat ilmiöt perustuvat neljään perusvuorovaikutukseen
Arkielämän ilmiöt esim. käden ja pallon välinen vuorovaikutus, veden nousu kasvissa ylöspäin
Maa vetää kappaleita puoleensa esim.
pallo putoaa, ihmiset pysyvät Maan pinnalla.
Atomiytimessä tapahtuvat ilmiöt
Vahva vuorovaikutus vaikuttaa kvarkkien välillä sitoen ne yhteen välittäjähiukkasten, gluonien kautta.
Vahvan vuorovaikutuksen kantama on lyhyt, joten vuorovaikutus vaikuttaa vain atomin ytimessä.
Uuden tutkimuksen myötä mallit täsmentyvät: Esim. nykytiedon mukaan protoni muodostuu kolmesta kvarkista, gluoneista ja kvarkki-antikvarkkipareista.
Vahva vuorovaikutus havaitaan vain kvarkkien välillä, mutta heikko vuorovaikutus vaikuttaa kvarkkeihin ja leptoneihin.
Heikon vuorovaikutuksen seurauksena hiukkanen voi muuttua toiseksi hiukkaseksi (esim. kuvassa neutroni muuttuu protoniksi).
Heikkoa vuorovaikutusta välittää erilaiset välibosonit. Heikon vuorovaikutuksen seurauksena ymmärretään esimerkiksi beetahajoaminen.
Sähkömagneettinen vuorovaikutus on varauksellisten hiukkasten välinen vuorovaikutus, jota välittää fotoni.
Atomiytimessä hiukkasia yhdessä pitävä vuorovaikutus on vahva vuorovaikutus, kun taas sähkömagneettinen vuorovaikutus havaitaan protonien välillä hylkimisenä.
Aineen osasten välinen sähkömagneettinen vuorovaikutus synnyttää arkielämän kosketusvoimat kuten tukivoima ja kitka.
Massallinen kappale tuntee gravitaatiovuorovaikutuksen. Gravitaatiovuorovaikutuksen välittäjähiukkanen on gravitoni.
Gravitaatiovuorovaikutuksen voimakkuus eli kappaleen paino riippuu millaisella taivaankappaleella kappale on. Kappaleen paino on eri maassa ja kuussa.
Atomit ovat neutraaleja, joten niissä on sama määrä elektroneja kuin protoneja. Ionilla on joko elektronien yli- tai alijäämä siten, että se on sähköisesti varattu
Saman alkuaineen eri isotooppeja ovat sellaiset ytimet, joissa on sama määrä protoneja mutta eri määrä neutroneja.
Isotoopeista käytetään merkintätapaa \( ^A_Z\text{X} \), jossa
Atomi on sähköisesti neutraali.
Atomiytimen hiukkaset ovat voimakkaammin sitoutuneita toisiinsa, kuin elektronit atomiytimeen.
Jos elektroneja irtoaa atomista tai tulee lisää, niin atomista tulee sähköisesti varattu ioni
Atomi on sähköisesti neutraali.
Atomiytimen hiukkaset ovat voimakkaammin sitoutuneita toisiinsa, kuin elektronit atomiytimeen.
Jos elektroneja irtoaa atomista tai tulee lisää, niin atomista tulee sähköisesti varattu ioni
Kun atomit liittyvät toisiinsa, muodostuvat niistä ihmiselle tutut makroskooppiset kappaleet. Vesimolekyylistä rakentuu pisara ja edelleen järvet sekä meret. Tavallisessa vesilasissa on noin \( 10^{25} \) kappaletta vesimolekyyleja.
By Opetus.tv