| Главная » Справочник » Начало. Основы. |
§1. Понятие о строении вещества
Глава I Основы электростатики Каждое вещество состоит из мельчайших частиц – молекул, а молекулы – из атомов. Такие простые вещества, как медь или алюминий содержат молекулы, образованные из одинаковых атомов этого вещества. Молекулы же сложных веществ состоят из атомов различных химических элементов. Например, в состав молекулы воды входят два атома водорода и один атом кислорода. §1. Понятие о строении вещества. Каждый атом состоит из ядра, которое состоит из протонов и нейтронов, вокруг ядра вращаются электроны. Ядро атома имеет положительный заряд и занимает ничтожно малую часть объема атома. Положительный заряд атома обусловлен наличием в нем протонов. Нейтрон, обладая массой, несколько большей массы протона, не имеет никакого заряда, т.е. он электрически нейтрален. Электроны являются носителями отрицательных зарядов. Масса электрона примерно в 1840 раз меньше массы протона. Число протонов в ядре равно числу электронов, окружающих ядро, и атом в целом нейтрален, т.е. не имеет электрического заряда. На рисунке изображена схема строения атома водорода, ядро которого содержит один протон и один нейтрон, а вокруг ядра движется один электрон.  Химические элементы, ядра которых содержат одинаковое число протонов, но различное число нейтронов, называются изотопами. В каждом атоме любого химического элемента число электронов и протонов одинаково, так что общий отрицательный заряд электронов атома равен положительному заряду протонов, содержащихся в ядре. Равные по величине положительные и отрицательные заряды по отношению к внешней среде уравновешиваются, взаимно нейтрализуются, в результате чего атомы вещества в обычном состоянии электрически нейтральны. Если же от атома вещества отщепляется один или несколько электронов, то атом превращается в положительно заряженный ион. В случае, когда атом вещества воспринимает лишние электроны, то он ионизируется отрицательно, превращаясь в отрицательный ион. Электроны движутся вокруг ядра и находятся от него на различных расстояниях, поэтому взаимодействие положительных зарядов протонов ядра с электронами неодинаково; оно ослабляется по мере удаления электрона от ядра. Таким образом может меняться число электронов, наиболее удаленных от ядра и наиболее слабо связанных с ядром. Число электронов, на которое может ионизироваться атом (увеличением числа электронов при отрицательной ионизации и уменьшением их числа при положительной ионизации), равно валентности атома, определяемой числом наиболее удаленных электронов в нейтральном состоянии атома. Число электронов в атомах различных твердых материалов (наэлектризовать тела) можно изменить трением, нагреванием, индукцией, воздействием химических реакций, световой энергии, механической деформацией и другими способами. Еще в 1888 г. профессор А. Г. Столетов установил, что под действием света из таких материалов, как цинк, алюминий, цезий, натрий, свинец, калий и т.п., вылетают электроны и эти материалы заряжаются положительным электричеством. На этом явлении, называемом фотоэффектом, основан принцип работы фотоэлементов. При нагревании металлов до определенной температуры скорости движения наиболее слабо связанных с ядром электронов достигают таких величин, что их кинетическая энергия оказывается достаточной, чтобы оторвать электроны от ядра. В результате электроны становятся свободными носителями отрицательных зарядов, а атомы металла, потерявшие электроны, приобретают положительные заряды. Это явление называется термоэлектронной эмиссией и используется в электронных лампах. В химических источниках электроэнергии положительные и отрицательные полюсы образуются в результате переноса зарядов при химических реакциях. При механической деформации (сжатии, растяжении и т. д.) на поверхности некоторых кристаллических тел (например, кварца, турмалина, сегнетовой соли) возникают электрические заряды. Это явление называется прямым пьезоэлектрическим эффектом. При обратном пьезоэлектрическом эффекте под кристалл деформируется под действием электрических зарядов. Пьезоэлектричество находит широкое применение в радиотехнике. | |
|
| |
| Просмотров: 8119 | | |
| Всего комментариев: 0 | |