Строение атомов.

Приборы, устройства, выполняющие какую-либо полезную работу, изготавливаются из разнообразных материалов. Последние 300- 400 лет наиболее надежным из них являются металлы.

Металлы в свою очередь подразделяются на сами металлы (железо, хром, никель и.т.п.); сплавы.

Кроме того, в промышленности широко применяются неметал-лические материалы: полимеры, пластмассы и т.д.

Рассмотрим более подробно металлы и основные их свойства.

Металлы- это кристаллические тела, атомы которых располагаются в геометрически правильном порядке, образуя кристаллы. Узлы кристаллической решетки заняты положительными ионами, образовавшимися при отщеплении от атомов валентных электронов, образующих газ коллектевизированных электронов. В отличие от них в аморфных телах, например смоле, атомы находятся в беспорядочном состоянии.

Атом- это наименьшая частица химического элемента, обладающая его химическими свойствами. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся в его кулоновом поле. Примерная схема атома металла натрия (Na) показана на рис.2.1

В атоме заряд ядра по модулю равен заряду всех его электронов, которые, вращаясь вокруг ядра, образуют своеобразное электронное облако[1]. Электрон обладает корпускулярными и волновыми свойствами. Его масса m= 9,11*10^-28г; заряд равен элементарному электрическому заряду e= 1,6*10^-19К; длина волны l= h/(mv), где v- скорость движения; h- постоянная Планка.

Рис.2.1.

Схематическое строение атома Na.

Состояние электрона в атоме определяется четырьмя квантовыми числами:

1. Главное квантовое число n - определяет уровни энергии.

2. Орбитальное квантовое число l- определяет момент импульса p=[l(l+1)]^0,5h/(2p).

3. Магнитное квантовое число m- определяет ориентацию орбиты в магнитном поле.

4. Спиновое квантовое число. Кроме орбитального вращения, электрон имеет собственное вращение.

Химические свойства атомов определяются электронами внешней оболочки. Переходы электронов в ней создают световые и электромагнитные волны. Если из внутренней оболочки удалить электрон, то на эту оболочку будут переходить другие электроны с более высокими значениями n.

Атомное ядро любого элемента периодической системы Менделеева состоит из протонов и нейтронов. Нейтрон не имеет электрического заряда. Его масса близка массе протона и равна 1,66*10^-24г. Спин протона и нейтрона равен h/2. Плотность вещества в ядре очень большая примерно 10¹¹кг/см³. Размер ядра 10^-13см (1 Ферми).

Связь в металлах осуществляется электростатическими силами. Между ионами и свободными электронами проводимости возникают электростатические силы притяжения, стягивающие ионы. Такая связь называется металлической.