Atom

Atom ( qadimgi yunoncha ἄτομος «bo‘linmas, kesib bo‘lmaydigan» so‘zidan) — moddaning mikroskopik o‘lcham va massaga ega, kimyoviy elementning kimyoviy xossalarini saqlaydigan eng kichik zarrachasi.

Atomlar yadro va elektronlardan (aniqrog‘i, elektron «buluti»dan) tashkil topadi. Atom yadrosi protonlar va neytronlardan iborat. Yadrodagi neytronlar soni noldan bir necha o‘ntagacha bo‘lishi mumkin. Agar elektronlar soni yadrodagi protonlar soniga teng bo‘lsa, atom umumiy hisobda elektr jihatdan neytral bo‘ladi. Aks holda u musbat yoki manfiy elektr zaryadiga ega bo‘lib, ion deb ataladi. Ayrim hollarda atom deganda faqat yadrodagi musbat zaryad elektronlarning jami manfiy zaryadiga miqdoran teng bo‘lgan elektr neytral tizim tushuniladi. Bunday atomlar elektr zaryadlangan ionlardan farqlanadi.

Atom massasining deyarli barchasi (99,9 % dan ortig‘i) jamlangan yadro musbat zaryadlangan protonlar va zaryadsiz neytronlardan tashkil topgan. Ular bir-biri bilan kuchli o‘zaro ta’sir orqali bog‘langan. Atomlar yadrosidagi proton va neytronlar soniga ko‘ra tasniflanadi: protonlar soni Z atomning Mendeleyev davriy sistemasidagi tartib raqamiga mos kelib, uning qaysi kimyoviy elementga mansubligini, neytronlar soni N esa shu elementning muayyan izotopini belgilaydi. Yadrosida neytron bo‘lmagan yagona barqaror atom — yengil vodorod (protiy). Z soni atom yadrosining jami musbat elektr zaryadini (Z×e) va neytral atomdagi elektronlar sonini ham belgilaydi; elektronlar soni atomning o‘lchamiga ta’sir qiladi.

Turli xil atomlar turli miqdorda o‘zaro birikib, atomlararo bog‘lar orqali molekulalar hosil qiladi.

Tushunchaning shakllanish tarixi

Atomni materiyaning eng kichik bo‘linmas qismi deb hisoblash g‘oyasini dastlab qadimgi hind va qadimgi yunon faylasuflari ilgari surgan (qarang: atomizm). XVII va XVIII asrlarda kimyogarlar ayrim moddalarni kimyoviy usullar bilan tarkibiy elementlariga yanada ajratib bo‘lmasligini tajriba orqali ko‘rsatib, bu g‘oyani tasdiqlashga muvaffaq bo‘lishdi. Ammo XIX asr oxiri — XX asr boshlarida fiziklar subatom zarrachalarni kashf etdilar va atomning ichki tuzilishini aniqladilar. Natijada «atom» deb atalgan zarracha aslida bo‘linmas emasligi ma’lum bo‘ldi.

Germaniyada o‘tkazilgan Karlsrue xalqaro kimyogarlar anjumanida 1860-yilda molekula va atom tushunchalariga ta’rif berildi. Atom — oddiy va murakkab moddalar tarkibiga kiradigan kimyoviy elementning eng kichik zarrachasi.

Atom modellari

Moddaning bo‘laklari. Demokrit moddalar xossalari ularni tashkil etuvchi atomlarning shakli, massasi va boshqa xususiyatlariga bog‘liq deb hisoblagan. Masalan, olov atomlari o‘tkir bo‘lgani uchun u kuydiradi, qattiq jismlarning atomlari g‘adir-budur bo‘lgani uchun bir-biriga mahkam yopishadi, suv atomlari esa silliq bo‘lgani uchun u oqa oladi. Demokritga ko‘ra, hatto inson ruhi, Demokritga ko‘ra, atomlardan tashkil topgan.
Tomsonning atom modeli (1904-yil) («Mayizli puding» modeli). J. J. Tomson atomni musbat zaryadlangan, ichida elektronlar joylashgan jism deb tasavvur qilishni taklif etdi. Keyinchalik bu model Rezerford o‘tkazgan mashhur alfa-zarrachalarning sochilishi tajribasi natijasida uzil-kesil rad etildi.
Nagaokaning dastlabki sayyoraviy atom modeli. 1904-yilda yapon fizigi Xantaro Nagaoka Saturn sayyorasiga o‘xshatib qurilgan atom modelini taklif etdi. Bu modelda kichik musbat yadro atrofida halqalarga birlashgan elektronlar orbitalar bo‘ylab aylanardi. Model noto‘g‘ri bo‘lib chiqdi.
Bor–Rezerfordning sayyoraviy atom modeli. 1911-yilda Ernest Rezerford bir qator tajribalardan so‘ng atom sayyoralar tizimiga o‘xshaydi, degan xulosaga keldi: elektronlar atom markazidagi og‘ir, musbat zaryadli yadro atrofida orbitalar bo‘ylab harakatlanadi («Rezerford atom modeli»). Biroq atomning bunday tasviri klassik elektrodinamika qonunlariga zid edi. Chunki klassik elektrodinamikaga ko‘ra, elektron markazga intilma tezlanish bilan harakatlanganda elektromagnit to‘lqinlar chiqarishi va buning natijasida energiyasini yo‘qotishi kerak. Hisob-kitoblarga ko‘ra, bunday atomda elektronning yadroga qulab tushishi uchun nihoyatda qisqa vaqt kifoya qiladi. Atomlar barqarorligini tushuntirish uchun Nils Bor maxsus postulatlarni kiritishga majbur bo‘ldi. Ularga ko‘ra, atomdagi elektron ayrim muayyan energetik holatlarda energiya nurlantirmaydi («Bor–Rezerford atom modeli»). Bor postulatlarini kiritish zarurati atomni klassik mexanika yordamida tavsiflab bo‘lmasligini anglashdan kelib chiqdi. Atom nurlanishini keyingi o‘rganishlar kvant mexanikasining yaratilishiga olib keldi. Bu nazariya kuzatilgan hodisalarning aksariyatini tushuntirib berdi.

Atomning kvant-mexanik modeli

Atomning zamonaviy modeli Bor–Rezerford sayyoraviy modelining rivojlangan shaklidir. Unga ko‘ra, atom yadrosi musbat zaryadlangan protonlar va zaryadsiz neytronlardan iborat bo‘lib, uni manfiy zaryadlangan elektronlar o‘rab turadi. Lekin kvant mexanikasi elektronlar yadro atrofida aniq belgilangan trayektoriyalar bo‘ylab harakatlanadi deb hisoblashga yo‘l qo‘ymaydi (atomdagi elektron koordinatasining noaniqligi atomning o‘lchamiga tenglashishi mumkin).

Atomlarning kimyoviy xossalari elektron qobiq konfiguratsiyasi bilan belgilanadi va kvant mexanikasi yordamida tavsiflanadi. Atomning Mendeleyev jadvalidagi o‘rni uning yadrosidagi elektr zaryadi (ya’ni protonlar soni) bilan belgilanadi, neytronlar soni esa kimyoviy xossalarga bevosita ta’sir qilmaydi. Odatda yadroda neytronlar protonlardan ko‘proq bo‘ladi (qarang: atom yadrosi). Agar atom neytral bo‘lsa, undagi elektronlar soni protonlar soniga teng bo‘ladi. Atom massasining asosiy qismi yadroda jamlangan, elektronlarning umumiy massadagi ulushi esa juda kichik (yadro massasining yuzdan bir foiziga teng bir necha ulush).

Atom massasini atom massasi birliklarida (daltonlarda) o‘lchash qabul qilingan. Bu birlik barqaror uglerod izotopi atomi massasining 1⁄12 qismiga teng. Bu izotop — uglerodning barqaror izotopi ¹²C.

Atomning tuzilishi

Subatom zarrachalar

Garchi atom so‘zi dastlab kichikroq qismlarga ajralmaydigan zarrachani anglatgan bo‘lsa-da, hozirgi ilmiy tasavvurlarga ko‘ra, atom subatom zarrachalar deb ataladigan kichik zarrachalardan tashkil topgan. Uning tarkibida elektronlar, protonlar bor; vodorod-1 dan tashqari barcha atomlar tarkibida neytronlar ham mavjud.

Elektron atomni tashkil etuvchi eng yengil zarracha bo‘lib, uning massasi 9,11⋅10⁻³¹ kg, manfiy elektr zaryadi va o‘lchami hozirgi usullar bilan o‘lchash uchun nihoyatda kichik. Elektronning magnit momentini o‘ta yuqori aniqlikda aniqlash tajribalari (Nobel mukofoti, 1989-yil) elektron o‘lchami 10⁻¹⁸ m dan oshmasligini ko‘rsatadi.

Protonlar musbat zaryadga ega va elektrondan 1836 marta og‘ir (1,6726⋅10⁻²⁷ kg). Neytronlar elektr zaryadiga ega emas va elektrondan 1839 marta og‘ir (1,6749⋅10⁻²⁷ kg).

Bunda massa defekti hodisasi tufayli yadro massasi uni tashkil etuvchi proton va neytronlar massalari yig‘indisidan kichik bo‘ladi. Neytronlar va protonlarning o‘lchamlari bir-biriga yaqin: taxminan 2,5⋅10⁻¹⁵ m, ammo bu zarrachalarning o‘lchamlari aniq belgilanmagan.

Elementar zarrachalarning Standart modelida protonlar ham, neytronlar ham kvarklar deb ataladigan elementar zarrachalardan tashkil topadi. Leptonlar bilan bir qatorda kvarklar materiyaning asosiy tarkibiy qismlaridan biridir. Ularning ikkisi ham fermionlarga kiradi. Kvarklarning oltita turi mavjud bo‘lib, har biri +2⁄3 yoki (−1⁄3) elementar zaryadning ulushiga teng elektr zaryadiga ega. Proton ikkita u-kvark va bitta d-kvarkdan, neytron esa bitta u-kvark va ikkita d-kvarkdan iborat. Shu farq proton va neytronlarning massasi hamda zaryadlari turlicha bo‘lishini tushuntiradi. Kvarklarni bir-biri bilan kuchli yadroviy o‘zaro ta’sirlar bog‘lab turadi; bu ta’sirlar glyuonlar orqali uzatiladi.

Atomdagi elektronlar

Atomdagi elektronlarni kvant mexanikasi doirasida odatda ehtimollik taqsimoti n ta elektronli tizim uchun 3n o‘lchamli fazoda ko‘rib chiqiladi.

Atomdagi elektronlar yadroga tortiladi; elektronlarning o‘zaro ta’sirida ham Kulon o‘zaro ta’siri mavjud. Aynan shu kuchlar elektronlarni yadro atrofidagi potensial to‘siq ichida ushlab turadi. Elektron yadro tortish kuchini yengishi uchun tashqi manbadan energiya olishi kerak. Elektron yadroga qanchalik yaqin bo‘lsa, buning uchun shunchalik ko‘p energiya talab qilinadi.

Boshqa zarrachalar singari elektronlarga ham korpuskulyar-to‘lqin dualizmi xos. Ba’zan elektron orbital bo‘ylab harakatlanadi deyiladi, ammo bu noto‘g‘ri. Elektronlarning holati to‘lqin funksiyasi bilan tavsiflanadi. Uning modulining kvadrati zarrachaning muayyan vaqtda fazoning muayyan nuqtasida bo‘lish ehtimoli zichligini bildiradi; umumiy holda esa bu tavsif uchun zichlik operatori qo‘llanadi. Atomdagi elektronlarning statsionar sof holatlariga mos keladigan atom orbitallari diskret to‘plami mavjud.

Har bir orbitalga muayyan energiya sathi mos keladi. Atomdagi elektron boshqa atom, elektron yoki ion bilan to‘qnashganda yoki mos energiyali fotonni yutganda yuqoriroq energiya sathiga o‘tishi mumkin. Pastroq sathga o‘tganda elektron foton chiqarish yoki boshqa elektronga energiya uzatish (nurlanishsiz o‘tish, ikkinchi tur to‘qnashuv) orqali energiya beradi. Yutilishdagi kabi, nurlanishli o‘tishda ham foton energiyasi ikki sathdagi elektron energiyalari ayirmasiga teng (qarang: Bor postulatlari). Chiqarilgan nurlanish chastotasi ν fotonning E energiyasi bilan E = hν munosabat orqali bog‘langan; bu yerda h — Plank doimiysi.

Atomning xossalari

Ta’rifga ko‘ra, yadrosidagi protonlar soni bir xil bo‘lgan har qanday ikkita atom bir kimyoviy elementga mansub. Protonlar soni bir xil, ammo neytronlar soni turlicha bo‘lgan atomlar shu elementning izotoplari deb ataladi. Masalan, vodorod atomlarida doimo bitta proton bo‘ladi, ammo neytronsiz izotop (vodorod-1, boshqacha nomi protiy — eng ko‘p tarqalgan shakli), bitta neytronli (deyteriy) va ikkita neytronli (tritiy). Ma’lum elementlar atom yadrosidagi protonlar soniga ko‘ra, bir protonli vodoroddan boshlab, oganesson (yadrosida 118 ta proton bor) atomigacha natural sonlar qatorini tashkil qiladi. Davriy sistemadagi elementlarning 83-raqamidan (vismut), keyingi barcha izotoplari radioaktivdir.

Massa

Atom massasiga eng katta hissa protonlar va neytronlar tomonidan qo‘shilgani sababli, bu zarrachalarning jami soni massa soni. Atomning tinchlik massasi ko‘pincha atom massa birliklarida (a. m. b.) ifodalanadi; bu birlik dalton (Da) deb ham ataladi. Bu birlik 1⁄12 neytral uglerod-12 atomining tinchlik massasining bir ulushiga teng bo‘lib, taxminan 1,66⋅10⁻²⁴ g ga teng. Vodorod-1 — vodorodning eng yengil izotopi va massasi eng kichik atom bo‘lib, atom massasi taxminan 1,007825 a. m. b. ga teng. Atom massasi taxminan massa sonining atom massa birligiga ko‘paytmasiga teng Atomning massasi taxminan massa sonining atom massasi birligiga ko‘paytmasiga teng Eng og‘ir barqaror izotop — qo‘rg‘oshin-208; uning massasi 207,9766521 a. m. b.

Eng og‘ir atomlar massasi ham oddiy birliklarda (masalan, grammda) nihoyatda kichik bo‘lgani uchun, kimyoda bu massalarni ifodalashda moldan foydalaniladi. Ta’rifga ko‘ra, istalgan moddaning bir molida bir xil miqdordagi atomlar (aynan 6,022 140 76⋅10²³) ta atom bo‘ladi. Bu son (Avogadro soni) shunday tanlanganki, agar element atomining massasi 1 a. m. b. bo‘lsa, bir mol atomi 1 g keladi. Masalan, uglerod atomining massasi 12 a. m. b. bo‘lib, 1 mol uglerod 12 g keladi.

O‘lcham

kimyoviy bog‘ hosil qilgan bir xil atomlar yadrolari orasidagi masofa ( (kovalent radius) yoki uning elektron qobig‘idagi eng uzoq barqaror orbita masofasi (atom radiusi) yordamida aniqlanadi. Radius atomning davriy sistemadagi o‘rniga, kimyoviy bog‘ turiga, eng yaqin atomlar soniga (koordinatsion son) va kvant-mexanik xossa bo‘lgan spinga bog‘liq. Kimyoviy elementlar davriy sistemasida ustun bo‘ylab yuqoridan pastga tushganda atom o‘lchami ortadi, qator bo‘ylab chapdan o‘ngga o‘tganda esa kamayadi. Shunga ko‘ra, eng kichik atom — geliy atomidir. Uning radiusi 32 pm, eng kattasi esa seziy (225 pm). Bu o‘lchamlar ko‘rinadigan yorug‘lik (400—700 nm) to‘lqin uzunligidan minglab marta kichik. Shuning uchun atomlarni optik mikroskopda ko‘rib bo‘lmaydi. Ammo alohida atomlarni skanerlovchi tunnelli mikroskopda.

kuzatish mumkin. Atomlarning qanchalik kichikligini quyidagi misollar ko‘rsatadi: odam sochi uglerod atomidan million marta yo‘g‘on. Bir tomchi suvda 2 sekstillion (2⋅10²¹) ta kislorod atomi va bundan ikki baravar ko‘p vodorod. Bir karat olmos (massasi 0,2 g) 10 sekstillion uglerod atomidan tashkil topadi. Agar olmani Yer sayyorasining kattaligigacha kattalashtira olsak, undagi atomlar olmaning dastlabki kattaligiga yetardi.

Xarkov fizika-texnika instituti olimlari fan tarixida ilk bor atomning fotosuratlarini taqdim etishdi. Buning uchun olimlar elektron mikroskopdan — nurlanish va maydonlarni qayd etuvchi qurilmadan (field-emission electron microscope, FEEM) foydalandilar. Fiziklar vakuum kamerasiga o‘nlab uglerod atomlarini ketma-ket joylashtirib, ulardan 425 voltli elektr razryadini o‘tkazdilar. Zanjirdagi oxirgi atomning fosforli ekranga nurlanishi yadro atrofidagi elektron bulutining tasvirini olish imkonini berdi.

Radioaktiv parchalanish

Har bir kimyoviy elementning yadrosi beqaror bo‘lgan, radioaktiv parchalanishga uchraydigan bir yoki bir nechta izotopi mavjud. Bunda atomlar zarrachalar yoki elektromagnit nurlanish chiqaradi. Radioaktivlik yadro radiusi kuchli o‘zaro ta’sirning ta’sir masofasidan katta bo‘lganda yuzaga keladi (bu masofa taxminan 1 fm).

Radioaktiv parchalanishning uchta asosiy turi mavjud:

Alfa-parchalanish yadro alfa-zarracha — geliy atomining ikkita proton va ikkita neytrondan iborat yadrosini chiqarganda sodir bo‘ladi. Buning natijasida atom raqami ikki birlikka kamayadi.
Beta-parchalanish kuchsiz o‘zaro ta’sir tufayli yuz beradi. Bunda neytron proton, elektron va antineytrinoga, boshqa holatda esa proton pozitron va neytrinoga aylanadi. Elektron va pozitron beta-zarrachalar deyiladi. Beta-parchalanish atom raqamini birga oshiradi yoki kamaytiradi. Bunga teskari jarayon — elektronni tutib olish ham beta-parchalanish turiga kiradi. Unda yadrodagi protonlardan biri orbital elektronni tutib olib, elektron neytrinosini chiqarish orqali neytronga aylanadi.
Gamma-nurlanish yadro pastroq energiyali holatga o‘tib, elektromagnit nurlanish chiqarganda yuz beradi. Radioaktiv parchalanishda alfa yoki beta-zarracha chiqarilganidan keyin ham gamma-nurlanish sodir bo‘lishi mumkin.

Har bir radioaktiv izotopning o‘ziga xos yarim yemirilish davri mavjud. Bu — namunadagi yadrolarning yarmi parchalanishi uchun ketadigan vaqt. Ushbu eksponensial parchalanish, uning natijasida har bir yarim yemirilish davrida qolgan yadrolar soni ikki baravar kamayadi. Masalan, ikki davrdan so‘ng dastlabki izotop yadrolarining atigi 25 % i qoladi.

Magnit moment

Elementar zarrachalar ichki kvant-mexanik xossaga — spin. U o‘z burchak momentiga ega bo‘lgan, massa markazi atrofida aylanadigan jismga o‘xshaydi. Lekin qat’iy ma’noda bu zarrachalar nuqtasimon bo‘lib, ularning aylanishi haqida gapirish noto‘g‘ri. Spin keltirilgan Plank doimiysi ( $\hbar$ birliklarida o‘lchanadi; elektronlar, protonlar va neytronlarning spini ½ ga teng $\hbar$ . Atomdagi elektronlar yadro atrofidagi harakat tufayli o‘z spinidan tashqari orbital burchak momentiga ham ega. Yadroning o‘zi ham yadro spini sababli burchak momentiga ega.

Magnit maydon, atomning magnit momenti natijasida hosil bo‘lib, burchak momentining turli shakllariga bog‘liq. Klassik fizikada ham aylanuvchi zaryadli jismlar magnit maydon hosil qiladi. Ammo eng katta hissa spinga to‘g‘ri keladi. Barcha fermionlar kabi elektron ham Paulining taqiqlash prinsipiga bo‘ysunadi: ikkita elektron bir xil kvant holatida bo‘la olmaydi. Bog‘langan elektronlar juftlashadi: birining spini yuqoriga, ikkinchisiniki esa qarama-qarshi yo‘nalishga — pastga qaragan bo‘ladi. Natijada elektronlarning magnit momentlari bir-birini kompensatsiyalaydi va ayrim juft sondagi elektronli atomlarda tizimning umumiy magnit dipol momenti nolga tushadi.

Ferromagnit elementlarda, masalan, temirda toq sondagi elektronlardan biri juftlashmagan bo‘lib, atomning umumiy magnit momenti noldan farq qiladi. Qo‘shni atomlar orbitallari bir-birini qoplaydi; juftlashmagan elektronlarning barcha spinlari bir yo‘nalishda bo‘lganda energiya eng kichik bo‘ladi. Bu hodisa almashinuv o‘zaro ta’siri deb ataladi. Ferromagnit atomlarning magnit momentlari bir yo‘nalishga moslashganda modda sezilarli makroskopik magnit maydon hosil qiladi. Paramagnit materiallar magnit maydon bo‘lmaganda magnit momentlari tartibsiz yo‘nalgan atomlardan iborat; tashqi magnit maydon ta’sirida ularning magnit momentlari mos yo‘nalishga keladi.

Atom yadrosining umumiy spini ham noldan farq qilishi mumkin. Odatda termodinamik muvozanatda yadro spinlari tasodifiy yo‘naladi. Biroq ayrim elementlarda (masalan, ksenon-129) spinlarning katta qismini bir yo‘nalishga qaratib, giperqutblanish holatini hosil qilish mumkin. Bu holat magnit-rezonans tomografiyada katta amaliy ahamiyatga ega.

Energiya sathlari

Atomdagi elektron bog‘langan holatda bo‘ladi. U qo‘zg‘algan sathda turganda, yadrodan uzoqligiga mutanosib potensial energiyaga ega bo‘ladi. Bu energiya odatda elektronvoltlarda (eV) o‘lchanadi; eng katta qiymati elektronni atomdan ajratib olish uchun kerak bo‘lgan energiyaga teng. Elektron pastroq energiya sathiga o‘tganda uning potensial energiyasi kamayib, kinetik energiyaga emas, chiqarilgan fotonlar energiyasiga aylanadi. Kvant-mexanik modelga ko‘ra, bog‘langan elektron faqat aniq energiyali ruxsat etilgan diskret sathlarda bo‘la oladi. Eng past energetik holat asosiy holat (unda potensial energiya nolga teng — elektron bundan pastga tusha olmaydi), boshqalari esa qo‘zg‘algan holatlar deb ataladi.

Elektron bir energiya sathidan boshqasiga o‘tishi uchun unga energiya berish yoki undan energiya olish kerak. Buni boshqa zarrachaning to‘qnashuvi, shuningdek fotonning yutilishi yoki chiqarilishi orqali amalga oshirish mumkin. Bunda foton energiyasi elektronning boshlang‘ich va oxirgi sathlari energiyalari farqining mutlaq qiymatiga teng bo‘ladi. Chiqariladigan nurlanishning chastotasi foton energiyasiga mutanosib. Shu sababli turli energiya sathlari orasidagi o‘tishlar elektromagnit spektrning. Har bir kimyoviy elementning o‘ziga xos nurlanish spektri mavjud bo‘lib, u yadro zaryadi, elektron ostqobiqlarining to‘lishi, elektronlarning o‘zaro ta’siri va boshqa omillarga bog‘liq.

Uzluksiz spektrli nurlanish modda, masalan, gaz yoki plazma orqali o‘tganda, ayrim fotonlar atomlar yoki ionlar tomonidan yutiladi. Bu energiya sathlari farqi yutilgan foton energiyasiga teng bo‘lgan elektron o‘tishlarini yuzaga keltiradi. Keyin qo‘zg‘algan elektronlar o‘z-o‘zidan pastroq energiya sathiga qaytib, yana fotonlar chiqaradi. Bu fotonlar yutilgan foton kelgan yo‘nalishda emas, 4 pi steradianli fazoviy burchakning istalgan yo‘nalishida tarqaladi. Natijada uzluksiz spektrda nurlanish juda past bo‘lgan sohalar — qoramtir yutilish chiziqlari paydo bo‘ladi. Shunday qilib, modda filtr vazifasini bajarib, dastlabki uzluksiz spektrni yutilish spektriga aylantiradi; unda qoramtir chiziqlar va yo‘lakchalar ketma-ketligi mavjud bo‘ladi. Dastlabki nurlanish yo‘naltirilmagan burchaklardan kuzatilganda, atomlar chiqaradigan emissiya spektriga ega nurlanishni ko‘rish mumkin. Spektroskopik o‘lchovlar orqali spektr chiziqlarining energiyasi, amplitudasi va kengligini aniqlash, shu asosda nurlanuvchi moddaning turini hamda undagi fizik sharoitlarni bilish mumkin.

Spektr chiziqlarini batafsil tahlil qilish ayrimlari nozik tuzilishga ega ekanini, ya’ni bir-biriga yaqin chiziqlarga ajralishini ko‘rsatgan. Tor ma’noda spektr chiziqlarining «nozik tuzilishi» deb ularning spin-orbital o‘zaro ta’sir — elektronning spini va orbital harakati o‘rtasidagi ta’sir tufayli ajralishiga aytiladi.

Elektron va yadro magnit momentlarining o‘zaro ta’siri spektr chiziqlarining o‘ta nozik ajralishini yuzaga keltiradi; u odatda nozik ajralishdan kichikroq bo‘ladi.

Agar atom tashqi magnit maydonga joylashtirilsa, spektr chiziqlari ikki, uch yoki undan ortiq tarkibiy chiziqqa ajralishi mumkin. Bu hodisa Zeyeman effekti deb ataladi. U tashqi magnit maydon va atom magnit momentining o‘zaro ta’siridan kelib chiqadi. Bunda atom momenti va magnit maydonning o‘zaro yo‘nalishiga qarab, sath energiyasi ortishi yoki kamayishi mumkin. Atom bir ajralgan holatdan boshqasiga o‘tganda, magnit maydonsiz shu o‘tishda chiqadigan fotondan farqli chastotali foton chiqaradi. Agar magnit maydonda spektr chizig‘i uchta chiziqqa ajralsa, bu normal (oddiy) Zeyeman effekti deyiladi. Kuchsiz magnit maydonda ko‘pincha anomal (murakkab) Zeyeman effekti kuzatiladi: chiziq 2, 4 yoki undan ortiq chiziqqa ajraladi (anomal effekt elektron spini mavjudligi sababli yuz beradi). Magnit maydon kuchaygan sari ajralish ko‘rinishi soddalashib, anomal Zeyeman effekti normal holatga o‘tadi (Pashen–Bak effekti). elektr maydonining mavjudligi ham energiya sathlari o‘zgarishi tufayli spektr chiziqlarining shunga yaqin siljishiga sabab bo‘lishi mumkin. Bu hodisa Shtark effekti.

Agar elektron qo‘zg‘algan holatda bo‘lsa, muayyan energiyali foton bilan o‘zaro ta’sir majburiy nurlanish orqali xuddi shunday energiyali qo‘shimcha foton chiqarilishiga olib kelishi mumkin. Buning uchun elektron o‘ta oladigan pastroq energiya sathi bo‘lishi va sathlar energiyalari farqi foton energiyasiga teng kelishi kerak. Majburiy nurlanishda ikkita foton bir yo‘nalishda tarqalib, bir xil fazaga ega bo‘ladi. Bu xossadan tor chastota diapazonida kogerent yorug‘lik dastasini chiqaradigan lazerlarda foydalaniladi.

Valentlik

Agar atomning tashqi elektron qobig‘i to‘liq to‘lmagan bo‘lsa, u valent qobiq deb ataladi; bu qobiqdagi elektronlar esa valent elektronlar deyiladi. Valent elektronlar soni atomning boshqa atomlar bilan kimyoviy bog‘lanish hosil qilish usulini belgilaydi. Atomlar kimyoviy bog‘lar hosil qilish orqali tashqi valent qobiqlarini to‘ldirishga intiladi.

Takrorlanuvchi kimyoviy xossalarni ko‘rsatish maqsadida Kimyoviy elementlarning takrorlanuvchi xossalarini ko‘rsatish uchun ular davriy jadval. Valent elektronlar soni bir xil bo‘lgan elementlar jadvalda bitta ustun — guruhni tashkil etadi (gorizontal qator bo‘ylab harakat elektronlarning valent qobiqni to‘ldirishiga mos keladi). Eng o‘ng ustundagi elementlarning tashqi qobig‘i to‘liq to‘lganligi uchun ular kimyoviy jihatdan juda sust bo‘lib, inert yoki asl gazlar.

Dispersion tortishish

Atomning muhim xossalaridan biri uning dispersion tortishishga moyilligidir. Dispersion kuchlarning kelib chiqishi 1930-yilda F. London tomonidan tushuntirilgan. Atomlararo o‘zaro ta’sir bir-biriga yaqin ikki atomdagi zaryad tebranishlari tufayli yuzaga keladi. Elektronlar harakatlangani sababli har bir atomning oniy dipol momenti noldan farq qiladi. Agar ikki atomdagi elektron zichligining tebranishlari bir-biriga mos kelmasa, atomlar orasida natijaviy tortishish bo‘lmas edi. Biroq bir atomdagi oniy dipol qo‘shni atomda qarama-qarshi yo‘nalgan dipolni induksiyalaydi. Bu dipollar dispersion kuch yoki London kuchi deb ataladigan tortishish kuchi hisobiga bir-biriga tortiladi. Bunday o‘zaro ta’sir energiyasi atomning elektron qutblanuvchanligi (α) kvadratiga to‘g‘ri, r⁶ ga esa teskari mutanosib. Bu yerda r — ikki atom orasidagi masofa.

Atomning deformatsion qutblanishi

Deformatsion qutblanish atomlarning elektron qobiqlari elektromagnit maydon ta’sirida elastik deformatsiyalanish qobiliyatida namoyon bo‘ladi. Bu hodisa haqidagi zamonaviy tasavvur elektr maydon ta’sirida atom elektron qobiqlarining cheklangan elastikligiga asoslanadi. Tashqi elektr maydon yo‘qotilganda elektron qobiq tiklanadi.

Atom elektron qobig‘ining deformatsiyasi elektron zichligini siljitadi va natijada induksiyalangan elektr dipol momenti μ paydo bo‘ladi. Dipol momenti musbat zaryad q ning zaryadlar orasidagi L masofaga ko‘paytmasiga teng bo‘lib, manfiy zaryaddan musbat zaryadga yo‘nalgan: μ=qL. Nisbatan kuchsiz elektr maydonlarda induksiyalangan dipol momenti elektr maydon kuchlanganligi E ga mutanosib: μ =α_eE, bu yerda α_e — atomning elektron qutblanuvchanligi. Elektron qutblanuvchanlik eng katta qiymatga ishqoriy metallar atomlarida, eng kichik qiymatga esa asl gazlar atomlarida ega.

Atomning ionlanishi

Tashqi elektr maydon kuchlanganligi katta bo‘lganda atom qaytmas deformatsiyaga uchraydi va undan elektron ajralib chiqadi.

Atom ionlanadi: elektronini yo‘qotib, musbat zaryadli ion — — kationga aylanadi. Elektronni atomdan ajratib olish uchun ionlanish potensiali yoki ionlanish energiyasi deb ataladigan energiya talab etiladi.

Atomning ionlanish energiyasi uning elektron konfiguratsiyasiga juda bog‘liq. Birinchi elektronni ajratib olish energiyasining element tartib raqamiga bog‘liqligi rasmda ko‘rsatilgan.

Eng kichik ionlanish energiyasi ishqoriy metallarda, eng kattasi esa asl gazlarda kuzatiladi.

Ko‘p elektronli atomlarda I₁, I₂, I₃… ionlanish energiyalari mos ravishda birinchi, ikkinchi, uchinchi va hokazo elektronlarni ajratib olishga to‘g‘ri keladi.

Atomning elektron bilan o‘zaro ta’siri

Atom	Elektronga moyillik energiyasi , eV
F	3,62 ± 0,09
Cl	3,82 ± 0,06
Br	3,54 ± 0,06
I	3,23 ± 0,06

Atomlar ma’lum darajada qo‘shimcha elektronni biriktirib olib, manfiy ion — anionga.

aylanishi mumkin. Neytral atom (E) elektronni biriktirib olish jarayonining energetik ta’siri elektronga moyillik energiyasi deb ataladi:

Э + e^- → Э^-.

Rasmda atomlarning elektronga moyillik energiyasi elementning tartib raqamiga qanday bog‘liqligi ko‘rsatilgan. Eng katta elektronga moyillik galogenlar atomlarida (3—4 eV) kuzatiladi.

Atomning elektrmanfiyligi

Atomning elektrmanfiyligi (χ) — molekuladagi umumiy elektron juftlarini o‘ziga tortishga moyilligini bildiradigan asosiy xossa. Element atomining birikmadagi boshqa elementlarga nisbatan elektron zichligini o‘z tomoniga tortish qobiliyati uning ionlanish energiyasi va elektronga moyilligiga bog‘liq. Ta’riflardan biriga (Malliken bo‘yicha) ko‘ra, atom elektrmanfiyligi (χ) ionlanish energiyasi (i) va elektronga moyillik (F) yig‘indisining yarmiga teng:

\chi ={\frac {1}{2}}(i+F)

Elektrmanfiylikni baholash uchun moddalarning turli xossalariga asoslangan yigirmaga yaqin shkala mavjud. Ularda olingan son qiymatlari farq qilsa-da, elementlarning elektrmanfiylik bo‘yicha nisbiy tartibi deyarli bir xil.

Elektrmanfiylik shkalalari orasidagi bog‘liqlikni batafsil o‘rganish atomlar uchun amaliy elektrmanfiylik shkalasini tanlashga yangi yondashuvni ishlab chiqish imkonini berdi.

Ramziy ma’no

Insoniyat atom davriga kirganidan buyon atom ramziy ma’no ham kasb etdi. Ko‘pincha u Bor–Rezerfordning soddalashtirilgan modeli ko‘rinishida tasvirlanadi, lekin murakkabroq tasvirlar ham uchraydi. Atom tasviri, odatda, atom energetikasi («tinch atom»), yadro quroli, yadro fizikasi yoki umuman fan va ilmiy-texnik taraqqiyot ramzi sifatida ishlatiladi.

Adabiyotlar

G. Bete, E. Solpiter. Bir va ikki elektronli atomlarning kvant mexanikasi. — M.: Fizmatgiz, 1960. — 562 bet.
R. Beyder. Molekulalardagi atomlar. Kvant nazariyasi. M.: Mir, 2001. — 532 bet.
M. G. Veselov, L. N. Labzovskiy. Atom nazariyasi: elektron qobiqlarning tuzilishi. — M.: Nauka, 1986. — 328 bet. — [Arxivlangan 31 iyul 2013-yil oyida.]
A. Zommerfeld. Atom tuzilishi va spektrlar. 1-jild — M.: GITTL, 1956.
A. Zommerfeld. Atom tuzilishi va spektrlar. 2-jild — M.: GITTL, 1956.
E. V. Shpolskiy. Atom fizikasi. 2-jild. Kvant mexanikasi asoslari va atom elektron qobig‘ining tuzilishi 4-nashr. — M.: Nauka, 1974.

Ingliz tilidagi adabiyotlar

Maykl F. L’Annunsiata. Radioaktivlikni tahlil qilish qo‘llanmasi. — 2003. — ISBN 0-12-436603-1.
H. F. Beyer, V. P. Shevelko. Yuqori zaryadlangan ionlar fizikasiga kirish. — CRC Press, 2003. — ISBN 0-75-030481-2.
Gregori R. Choppin, Yan-Olov Liljensin, Yan Ridberg. Radiokimyo va yadro kimyosi. — Elsevier, 2001. — ISBN 0-75-067463-6.
J. Dalton. Kimyoviy falsafaning yangi tizimi. 1-qism. — London va Manchester: S. Rassell, 1808.
Volfgang Demtryoder. Atomlar, molekulalar va fotonlar: atom, molekula va kvant fizikasiga kirish. — 1-nashr. — Springer, 2002. — ISBN 3-540-20631-0.
Richard Feynman. Oltita oson saboq. — The Penguin Group, 1995. — ISBN 978-0-140-27666-4.
Grant R. Fauls. Zamonaviy optikaga kirish. — Courier Dover Publications, 1989. — ISBN 0-48-665957-7.
Mrinalkanti Gangopadxayya. Hind atomizmi: tarixi va manbalari. — Atlantik Xaylends, Nyu-Jersi: Humanities Press, 1981. — ISBN 0-391-02177-X.
Devid L. Gudsteyn. Moddaning holatlari. — Courier Dover Publications, 2002. — ISBN 0-48-649506-X.
Edvard Robert Xarrison. Koinot niqoblari: kosmos tabiati haqidagi tasavvurlarning o‘zgarishi. — Cambridge University Press, 2003. — ISBN 0-52-177351-2.
Tatyana Yevremovich. Muhandislikdagi yadro fizikasi tamoyillari. — Springer, 2005. — ISBN 0-38-723284-2.
Jeyms Leke. Yulduzlararo muhit. — Springer, 2005. — ISBN 3-540-21326-0.
Z.-P. Lyan, E. M. Xakke. Elektrotexnika va elektronika muhandisligi ensiklopediyasi: magnit-rezonans tasvirlash / J. G. Vebster. — John Wiley & Sons, 1999. — J. 2. — B. 412—26. — ISBN 0-47-113946-7.
Malkolm H. Makgregor. Sirli elektron. — Oxford University Press, 1992. — ISBN 0-19-521833-7.
Oliver Manuel. Quyosh sistemasidagi elementlarning kelib chiqishi: 1957-yildan keyingi kuzatishlar natijalari. — Springer, 2001. — ISBN 0-30-646562-0.
Robert M. Mazo. Braun harakati: fluktuatsiyalar, dinamika va qo‘llanishlar. — Oxford University Press, 2002. — ISBN 0-19-851567-7.
Yan Mills, Tomislav Svitas, Klaus Xomann, Nikola Kallay, Kozo Kuchitsu. Fizik kimyodagi kattaliklar, birliklar va belgilar. — 2-nashr. — Oksford: Xalqaro nazariy va amaliy kimyo ittifoqi, fizik-kimyoviy belgilar, terminologiya va birliklar komissiyasi, Blackwell Scientific Publications, 1993. — ISBN 0-632-03583-8. — [Arxivlangan 3 dekabr 2007-yil oyida.]
Richard Mayers. Kimyo asoslari. — Greenwood Press, 2003. — ISBN 0-31-331664-3.
Maykl J. Padilla, Ioannis Miaulis, Marta Sir. Prentice Hall Science Explorer: kimyoning asosiy tarkibiy qismlari. — Apper Sedl-River, Nyu-Jersi, AQSH: Prentice-Hall, 2002. — ISBN 0-13-054091-9.
Laynas Poling. Kimyoviy bog‘ning tabiati. — Cornell University Press, 1960. — ISBN 0-80-140333-2.
Jeremi I. Pfeffer, Shlomo Nir. Zamonaviy fizika: kirish darsligi. — Imperial College Press, 2000. — ISBN 1-860-94250-4.
Leonid Ivanovich Ponomaryov. Kvant zarlari. — CRC Press, 1993. — ISBN 0-75-030251-8.
J. Kennet Shultis, Richard E. Fo. Yadro fani va muhandisligi asoslari. — CRC Press, 2002. — ISBN 0-82-470834-2.
Robert Zigfrid. Elementlardan atomlargacha: kimyoviy tarkib tarixi. — DIANE, 2002. — ISBN 0-87-169924-9.
Alan D. Sills. Yer haqidagi fanlarni oson o‘rganish. — Barron’s Educational Series, 2003. — ISBN 0-76-412146-4.
Boris M. Smirnov. Atomlar va ionlar fizikasi. — Springer, 2003. — ISBN 0-38-795550-X.
Dik Terezi. Yo‘qolgan kashfiyotlar: zamonaviy fanning qadimgi ildizlari. — Simon & Schuster, 2003. — B. 213—214. — ISBN 0-74-324379-X.
Grem Voun. Kembrij fizika qo‘llanmasi. — Cambridge University Press, 2000. — ISBN 0-52-157507-9.
Sharl Adolf Vyurts. Atom nazariyasi. — Nyu-York: D. Appleton and company, 1881.
Marko Zayder, Xarald H. Rossi. Shifokorlar va jamoat salomatligi xodimlari uchun radiatsiya fani. — Springer, 2001. — ISBN 0-30-646403-9.
Stiven S. Zumdal. Boshlang‘ich kimyo: asoslar. — 5-nashr. — Houghton Mifflin, 2002. — ISBN 0-618-34342-3. — [Arxivlangan 4 mart 2008-yil oyida.]

Havolalar

Atom — Fizika ensiklopediyasida
Iden Frensis. Atomning o‘lchami . Klakamas jamoat kolleji (2002). Murojaat qilingan sana: 9-yanvar 2007-yil. Arxivlangan 21-avgustda 2011-yil.
Kreyg S. Froydenrix. Atomlar qanday ishlaydi . How Stuff Works. Murojaat qilingan sana: 9-yanvar 2007-yil. Arxivlangan 21-avgustda 2011-yil.
Atom . Science aid+ (2007). — O‘smirlar uchun atom haqidagi qo‘llanma. Murojaat qilingan sana: 9-yanvar 2007-yil. Arxivlangan 21-avgustda 2011-yil.
Atomlar va atom tuzilishi . Bi-bi-si (3-yanvar 2006-yil). Murojaat qilingan sana: 11-yanvar 2007-yil. Arxivlangan 21-avgustda 2011-yil.
Fizika 2000 . Kolorado universiteti (3-yanvar 2006-yil). Murojaat qilingan sana: 11-yanvar 2008-yil. Arxivlangan 21-avgustda 2011-yil.
Nima uchun elektron yadroga qulab tushmaydi? ARI ilmiy jurnali
Ukrainalik olimlar birinchi marta atomni suratga olishdi (16-sentabr 2009-yil).
Olimlar rubidiy-85 atomini ajratib, tutib olishdi va suratga olishdi (1-oktabr 2010-yil). Murojaat qilingan sana: 1-oktabr 2010-yil. Arxivlangan 2-fevralda 2012-yil.
Atomning tuzilishi
Atomning tuzilishi (o‘quv filmi)
Atom spektrlari . Murojaat qilingan sana: 10-oktabr 2010-yil. Arxivlangan 21-avgustda 2011-yil.
Atomlarning tuzilishi, o‘quv filmi . Murojaat qilingan sana: 10-oktabr 2010-yil. Arxivlangan 21-avgustda 2011-yil.