Atom nima?

Atom – moddaning asosiy qurilish birligi bo‘lib, u kimyoviy barcha elementlarni tashkil etadi va hech qanday kimyoviy yo‘l bilan bo‘linmaydi. Har qanday qattiq jism, suyuqlik, gaz yoki plazma neytral yoki ionlangan atomlardan tashkil topgan. Atom protonlar va neytronlardan iborat yadroni va uning atrofida harakatlanuvchi elektronlarni o‘z ichiga oladi.

Atom nima degani?
● Atom – har qanday moddaning asosiy birligi hisoblanadi.
● U protonlar, neytronlar va elektronlardan iborat.
● Atom eng kichik zarracha bo‘lmasa-da, kimyoviy yo‘l bilan bo‘linmaydigan eng kichik birlikdir.

Atomning tuzilishi
Atom tarkibida uchta asosiy zarracha mavjud: protonlar, neytronlar va elektronlar. Proton musbat zaryadga ega, neytron zaryadsiz, elektron esa manfiy zaryadga ega. Neytral atomda protonlar va elektronlar soni teng bo‘ladi. Deyarli barcha adabiyotlarda Atom yadrosida joylashgan proton va neytron zarrachalarni umumlashtirib nuklonlar ham deyishadi.

Bu zarrachalar quyidagi tarzda joylashadi:

● Yadro. Yadro atomning markazida joylashgan bo‘lib, u protonlar va neytronlardan iborat. Protonlar musbat zaryadga ega, neytronlar esa neytral bo‘lganligi sababli yadro umumiy musbat zaryadli.
● Elektronlar. Manfiy zaryadlangan zarrachalar bo‘lib, ular yadroni elektron qobig‘ida aylanib harakat qiladi. Elektronlar yuqori tezlikda harakatlanadi, bu esa ularning protonlarga tortilishiga qaramay, birlashib qolmasligini ta’minlaydi. Elektronlar atomning barqarorligini maksimal darajada ta’minlaydigan qobiqlarda joylashadi. Rasmdagi L va K qobiqlari singari.

Elementlar, izotoplar va ionlar

Rasmda siz Vodorod elementining izotoplarını ko’rishingiz mumkin.

● Element. Atomdagi protonlar soni — uning atom raqami, ya’ni qaysi element ekanini belgilaydi. Masalan, 6 ta protoni bo‘lgan har qanday atom uglerod atomidir. 18 ta protoni bo‘lgan atom esa argon atomidir.
● Izotop. Izotoplar bir xil protonlar soniga ega, ammo neytronlar soni farq qiluvchi elementlardir. Bu o‘zgarish atomning massasiga ta’sir qiladi, ammo uning kimyoviy xossalari yoki qaysi elementga mansubligini o‘zgartirmaydi. Masalan, vodorodning izotoplariga protiy, deyteriy va tritiy kiradi. Ular barbir vodorod elementi bo’lib qolaveradi.
● Ion. Ion bir yoki bir nechta elektronni yo‘qotgan yoki qabul qilgan atom bo‘lib, u musbat yoki manfiy zaryadga ega bo‘ladi. Masalan, neytral litiy atomida 3 ta proton va 3 ta elektron bo‘ladi, ammo agar u bitta elektronni yo‘qotsa, 3 ta proton va 2 ta elektronli ion hosil bo‘ladi va u +1 zaryadga ega bo‘ladi. (Protonlar minus elektronlar = zaryad. Litiyda 3 − 2 = +1.)

Atomning xossalari
Atomlar nihoyatda kichik, odatda diametri 100 pikometr atrofida (1pm = 1 x 10⁻⁶ mm). Atom massasining taxminan 99.94 foizi yadrosida joylashgan, chunki protonlar va neytronlar elektronlarga qaraganda deyarli 2000 marta og‘irroq. Agar atomning barcha tarkibiy qismlari harakatsiz holatda muzlab qolsa, uning hajmining 99.9999 foizi bo‘shliq bo‘ladi. Bu elektronlar yadroga nisbatan juda kichik bo‘lishi va undan ancha uzoqda harakatlanishi bilan bog‘liq. Shunga qaramay, subatomik zarrachalar harakatda bo‘lgani uchun atom “qattiq” tuyuladi.

Kimyoviy va yadroviy reaksiyalar
Atomning asosiy xususiyatlaridan biri bu uni hech qanday kimyoviy reaksiya yordamida kichikroq qismlarga ajratib bo‘lmasligidir. Ammo yadroviy reaksiyalar atomlarni parchalashi yoki yangi elementlarga aylantirishi mumkin.

● Kimyoviy reaksiyalar: Atomning tashqi elektron qobig‘i bilan bog‘liq bo‘lib, bog‘lar hosil bo‘lishi yoki uzilishi orqali sodir bo‘ladi. Bu jarayonda atom yadrosi o‘zgarmaydi.
● Yadroviy reaksiyalar: Bu jarayonlar atom yadrosining o‘zgarishi bilan bog‘liq bo‘lib, masalan, yadroviy sintez (birikish) yoki yadroviy bo‘linish (parchalanish) natijasida sodir bo‘ladi.

Atom nazariyasining (juda) qisqacha tarixi
Atom g‘oyasi ilk bor miloddan avvalgi 400-yillarda qadimgi Yunon va Hind faylasuflari tomonidan ilgari surilgan. Uni keyinchalik Jon Dalton, J.J. Tompson, Ernest Rezerford va Nils Bor kabi mashhur olimlar rivojlantirgan. Hozirgi paytdagi atom haqidagi tushunchamiz elektron, yadro va kvant mexanikasi kashfiyotlari natijasida shakllangan.

Atomlar haqidagi noto‘g‘ri tushunchalar
● Har bir atomda albatta proton, neytron va elektron bo‘ladi, degan fikr noto‘g‘ri. Aslida atom bo‘lishi uchun faqat bitta proton kifoya qiladi. Masalan, oddiy vodorod atomi faqat bitta proton va bitta elektrondan iborat.
● Atomlar mavjud bo‘lgan eng kichik zarrachalar degan fikr xato. Ular subatomik zarrachalardan (proton, neytron, elektron) tashkil topgan. Hatto, proton va neytronlar ham undan kichik bo‘lgan kvarklardan iborat. (Kvark — bu eng kichik zarralardan biri, proton va neytronlarni tashkil etadi. Ular atom yadrosining asosiy qismi hisoblanadi. Kvarklarning 6 turi bor, masalan, up va down kvarklari )
● Atomlar kichik Quyosh tizimiga o‘xshaydi, ya’ni elektronlar yadroni aylanadi degan tasavvur ham to‘g‘ri emas. Elektron orbitalari doira shaklida emas va elektron yadroning ichidan ham o‘tib ketishi mumkin.
● Atomlar illyustratsiyalardagi kabi mukammal dumaloq shaklda emas. Ba’zida ular notekis shaklga ega bo‘ladi. Bu elektron bulutlarining joylashuvi bilan bog‘liq.
● Subatomik zarrachalar doimiy shaklga ega emas. Masalan, proton neytronga aylanishi mumkin va aksincha. Elektron esa pozitronga aylana olmasa-da, ayrim noyob holatlarda muonga aylanishi mumkin. (Muon — bu elektron kabi kichik zarracha, lekin 200 marta og‘irroq. U osmondan tushadigan kosmik nurlar orqali hosil bo‘ladi, 2 mikrosoniyadan keyin yo‘q bo‘lib ketadi.)

Atomlar qayerdan keladi?
Atomlar turli yo‘llar bilan hosil bo‘ladi:
Katta portlash (Big Bang) — dastlabki yengil elementlar shu vaqtda hosil bo‘lgan.
Yulduzlar— ulardagi yadroviy sintez natijasida og‘ir elementlar vujudga kelgan.
Radioaktiv parchalanish — bu jarayon natijasida yangi atomlar hosil bo‘ladi. Bu jarayonlar subatomik zarrachalarning o‘zgarishi va birikishiga asoslanadi.

Oddiy modda va antimodda atomlari
Modda va antimodda atomlari tuzilishi va massasi jihatidan juda o‘xshash, lekinularning ichidagi zarrachalar zaryadlari teskari.
Oddiy modda atomining yadrosi protonlar va neytronlardan tashkil topgan.
Antimodda atomining yadrosi esa antiprotonlar (musbat protonning aks zaryadli shakli) va antineytronlardan iborat.
Antimoddadagi elektron o‘rniga pozitronlar (musbat zaryadli elektron) aylanadi. Masalan, antihidrogen — bu antiproton (manfiy zaryadli protonning teskari versiyasi) atrofida aylanayotgan pozitrondan tashkil topgan atom. Neytron va antineytronlar har ikkisi ham zaryadsiz bo‘lsa-da, ularning tarkibiy kvarklari farqlanadi:

Oddiy neytron: 1 ta up kvark (+2/3) va 2 ta down kvark (–1/3).
Antineytron: 1 ta anti-up kvark (–2/3) va 2 ta anti-down kvark (+1/3).

Ularning zaryadlari yig‘ilganda ham antineytronning umumiy zaryadi nolga teng bo‘ladi (u ham zaryadsiz).

Kimyo muhandisligi bolim rahbari: Abdulaziz Obidjonov
Tahrirchi: Shahnoza Abdumutalibova
Tarjimon: Munavvar Abdullayeva
Tadqiqotchi: Ruxsora Komiljonova

Manbalar:
Thomson, J.J. (August 1901). “On bodies smaller than atoms“. The Popular Science Monthly. 323–335.
Heilbron, John L. (2003). Ernest Rutherford and the Explosion of Atoms. Oxford University Press. ISBN 0-19-512378-6.
Hijmans, Tom W. (2002). “Particle physics: Cold antihydrogen”. Nature. 419 (6906): 439–440. doi:10.1038/419439a
Lewis, Gilbert N. (1916). “The Atom and the Molecule”. Journal of the American Chemical Society. 38 (4): 762–786. doi:10.1021/ja02261a002
Pullman, Bernard (1998). The Atom in the History of Human Thought. Oxford, England: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-515040-7.