100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Все ли атомы имеют одинаковый возраст?

Атомы и молекулы: что о них известно

Атомы и молекулы

С древних времен люди стремились изучить природу вещей, которые их окружали. Постепенно пришли к мысли о том, что все вокруг состоит из мельчайших частиц.

По мере развития науки появилось понятие об атомах и молекулах. Эти частички чрезвычайно малы, и невооруженным глазом их не разглядеть. Любое крошечное количество вещества, например, пылинка, содержит невероятно большое количество атомов и молекул.

Что же такое атом? Так называют мельчайшую химически неделимую частицу вещества, а также наименьшую часть химического элемента, которая отражает его свойства. Атомы очень маленькие: их размеры находятся в диапазоне от 1 до 5 ангстрем (обозначается — Å.). Один ангстрем — это 10⁻¹⁰ м.

Когда атомы только открыли, их считали самыми маленькими из возможных частиц. Но сегодня нам известна их внутренняя структура:

  • В центре каждого атома есть ядро с определенной массой. В нем находятся положительно заряженные протоны и нейтральные частицы нейтроны. Вместе их называют нуклоны.
  • Пространство вокруг ядра заполняют частицы с отрицательными зарядами — электроны.

Например, в атоме гелия есть ядро с двумя протонами и двумя нейтронами, а вокруг него двигаются по своим орбитам два электрона.

Атомы и молекулы

Мир атомов: Freepick

Элементарные или субатомные частицы во всех атомах одинаковы, отличается только их количество:

  1. Протоны — это частицы, которые имеют положительный электрический заряд. Условно его обозначают +1. Символ протона — p⁺.
  2. Нейтроны — это частицы, которые не имеют электрического заряда. У нейтронов он равняется нулю. Символ нейтронов — n⁰.
  3. Электроны — это частицы, которые имеют отрицательный электрический заряд. Условно его обозначают -1. Символ электронов — e, е⁻.

Ядра атомов заряжены положительно, так как в них находятся положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны. По величине заряд соответствует количеству протонов в ядре и равен порядковому номеру элемента в периодической системе.

Заряды протонов и электронов одинаковые по величине, но имеют противоположные знаки. В любом атоме число протонов и электронов равно. Поэтому заряд ядра и суммарный заряд всех электронов также равны, но имеют противоположные знаки. Следовательно, атом — электронейтральная частица.

Каждый известный атом обозначен специальным символом — латинской буквой. Все они представлены в периодической системе Д. И. Менделеева.

На современном этапе развития науки ученые стремятся разрушить атом, чтобы получить еще более мелкие частички. Однако они очень неустойчивы, и добиться их долговременного существования пока не получается.

Что известно о молекулах

Атомы различным образом соединяются друг с другом. Как из букв алфавита составляются тысячи слов, так одни и те же атомы образуют молекулы большого количества разных веществ, которые видим в окружающем мире.

Молекулой называют наименьшую частицу вещества, которая определяет его свойства и способна к самостоятельному существованию. Каждая молекула строится из атомов, которые составляют ее массу:

  • Вещество (например, сахар) можно размолоть до состояния пыли, но все равно каждая из крупинок будет включать огромное количество одинаковых молекул сахара и сохранит свойства, которыми обладает вещество.
  • Даже если измельчить вещество до отдельных молекул (например, сахар растворить в воде), то вещество продолжит существовать и будет проявлять свои свойства (раствор будет сладким на вкус). Поэтому каждую самостоятельно существующую молекулу сахара можем называть веществом.
  • Продолжая дробление, будем разрушать молекулы на атомы.
  • Если же несколько атомов отделить, то разрушится вещество. Конечно, атомы не исчезнут, они станут частью других молекул, но сахар как вещество прекратит свое существование.

Таким образом, вещества не вечны, так как их молекулы не могут быть вечными. Однако их атомы практически вечны. В тех веществах и предметах, которые окружают нас сегодня, находятся атомы, которые существовали еще во времена динозавров, походов Александра Македонского и открытия Колумбом Америки.

Атомы и молекулы

Что такое молекулы: Freepick

Хоть молекулы и очень малы, их устройство определяют с помощью различных физических и химических методов. Чистые вещества состоят из молекул одного вида.

Если в физическом теле есть молекулы разных видов, то речь идет о смеси веществ. Когда в быту говорим о чистом воздухе, то называем так сложную смесь различных газообразных веществ. Химику придется серьезно поработать, чтобы выделить из нее отдельные чистые вещества.

Все вещества делят на простые и сложные:

  • Молекулы простого вещества состоят из одинаковых атомов (азот, кислород, аргон, озон).
  • Молекулы в сложном веществе составлены из атомов двух и более видов: углекислый газ, вода.
Читайте так же:
Какое животное имеет зеленый мех?

Часто физические тела состоят из молекул нескольких веществ. Их называют смесями. Важно не путать сложные вещества и смеси. Если в сложном веществе содержатся молекулы одного вида, то это не смесь.

Благодаря свойству атомов объединяться в разных вариациях количество веществ, как и видов молекул, бесконечно. Никто не сможет точно назвать число веществ, которые сегодня известны людям. Ориентировочно их количество исчисляется миллионами, а химики каждый день создают новые молекулы.

Таким образом все вещества, которые мы видим вокруг нас, состоят из молекул, а те, в свою очередь, построены из атомов. Ученым удалось исследовать мельчайшие частички — атомы — и подробно описать их структуру. Эти знания стали ключом к пониманию природы молекул и даже дали возможность создавать новые молекулы.

Узнавайте обо всем первыми

Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.

15 самых интригующих фактов об атомах

Все во Вселенной — от ядра Земли до самых дальних галактик — состоит из атомов. Это фундаментальная единица элемента.

К настоящему времени было идентифицировано 118 элементов (все они перечислены в периодической таблице).

Слово «атом», означающее «неделимый», происходит от древнегреческого слова «ἄτομος». Древнегреческие философы считали, что атом невозможно разделить на что-то меньшее. Однако ученые доказали этот факт неправильно в начале 20 века, когда они открыли субатомные частицы (электроны, протоны, нейтроны).

Ниже мы перечислили некоторые из наиболее интригующих фактов об атомах, которые только сделают вас умнее. Так что давайте начнем с самого короткого и простого.

1. Состав атомов

Каждый атом содержит одно ядро ​​[в центре] и один или несколько электронов. Ядро обычно состоит из равного числа протонов и нейтронов, вместе называемых нуклонами.

2. Ядро содержит почти всю массу

Ядро, расположенное в центре атома, составляет более 99,9 % его массы, но занимает лишь одну триллионную его общего объема. Таким образом, большая часть пространства внутри атома пуста.

3. Электроны чрезвычайно малы

Электрон является наиболее активным компонентом атома, но он почти ничего не вносит в массу атома. Например, в атоме водорода масса электрона составляет всего 0,0005 массы ядра.

4. Атом может иметь электрический заряд

Электроны несут отрицательный заряд, протоны несут положительный заряд, а нейтроны не имеют электрического заряда. Атом электрически нейтрален, если он имеет одинаковое количество электронов и протонов.

Однако, если атом имеет меньше или больше протонов, чем электронов, он имеет общий положительный или отрицательный заряд (известный как Ион).

5. Что удерживает протоны и нейтроны вместе?

Ядерная сила удерживает протоны и нейтроны вместе в ядре атома. Электроны притягиваются к протонам другой силой, называемой электромагнитной силой, которая слабее ядерной силы.

Эта ядерная сила примерно в 1038 раз сильнее гравитационной, но действует только в очень малых масштабах.

6. 94 Атома естественного происхождения на Земле

Из 118 известных атомов 94 встречаются в природе, хотя некоторые встречаются в незначительных количествах. Остальные 24 были синтезированы только в лабораториях или ядерных реакторах.

7. Каждый атом уникален

Каждый атом содержит определенное количество протонов в ядре. Например, все атомы натрия содержат 11 протонов, а все атомы серебра содержат 47 протонов.

Изотоп элемента определяется числом нейтронов, а магнитные характеристики зависят от количества электронов в атоме.

8. Самый большой и самый маленький атом

Самым большим элементом (по размеру) является Франций, но поскольку он крайне нестабилен, предпочтение отдается Цезию. У него большая валентная оболочка и относительно менее эффективный заряд ядра.

Наименьший элемент — гелий, первый в группе благородных газов в периодической таблице. Его атомный радиус примерно в 9 раз меньше диаметра цезия.

Иллюстрация атома гелия | Предоставлено: Викимедиа.

9. Самый тяжелый и легкий атом

Оганессон — самый тяжелый элемент (по атомной массе), открытый в 2002 году. Это первый благородный газ, который удивительно химически активен и проявляет очень необычные физические и химические свойства.

Оганессон, однако, является самым тяжелым синтетическим химическим элементом. Самым тяжелым природным элементом является Уран с атомным весом 238,029.

Элемент, который имеет самый легкий атом-это водород. У него есть только один протон, обращающийся вокруг одного электрона. Его самый распространенный изотоп, известный как Протий, состоит из одного протона и нулевых нейтронов.

Читайте так же:
Почему в сауне и бане вода не кипит? Причины, описание, фото

10. Возможно ли преобразовать один элемент в другой?

В некоторых экстремальных условиях электромагнитная сила (которая отталкивает электроны и протоны) преодолевает сильную ядерную силу, выбрасывая нуклоны из атомного ядра и оставляя после себя совершенно другой элемент. Это именно то, что происходит при делении ядер.

Однако этот процесс [распада] является дорогостоящим и опасным. Ученые пока не смогли безопасно генерировать энергию с помощью ядерного деления.

11. Атомы в человеческом теле

Тело человека весом 70 кг состоит из 7 × 10 27 атомов. Три атома (водород, кислород и углерод) составляют до 99 процентов от общего количества.

Что еще интереснее, 98 процентов этих атомов обновляются каждый год, даже не подозревая об этом. Самая быстро меняющаяся молекула — это вода: почти 50 процентов молекул воды в организме заменяются каждые 8 ​​дней.

Более того, человеческий волос — 100 нанометров в поперечнике — состоит из миллиона атомов углерода.

12. Сколько атомов существует во Вселенной?

Наблюдаемая вселенная огромна: она охватывает приблизительно 93 миллиарда световых лет. Согласно теоретической оценке, в нашей вселенной насчитывается от 10 78 до 10 82 атомов.

Это не какой-то выдуманный номер. Расчеты основаны на достоверных данных (что мы знаем о вселенной). Однако между этими оценками существует огромная разница, что говорит о значительной степени ошибки. Более точные цифры будут доступны, когда мы узнаем больше о космосе.

13. Радиоактивные атомы

В нестабильном атоме силы неуравновешенны. В этом случае атомное ядро содержит избыток либо протонов, либо нейтронов. Атом пытается достичь стабильного состояния, выбрасывая свои дополнительные частицы или высвобождая энергию в других формах. Элементы, содержащие такие нестабильные ядра, называются радиоактивными.

Фермий, например, является радиоактивным элементом: его самый стабильный изотоп (Fm-257) имеет период полураспада 100,5 суток.

14. Видя атомы

Поскольку атомы невероятно малы по сравнению с длиной волны видимого света, их нельзя наблюдать даже с самым мощным в мире оптическим микроскопом.

Сканирующий туннельный микроскоп захватывает атомы кремния на поверхности кристаллического карбида кремния

Вот почему ученые используют микроскоп другого типа, известный как сканирующий туннельный микроскоп. Он может обеспечить боковое разрешение 0,1 нм и разрешение по глубине 0,01 нм, что достаточно для изображения отдельных атомов в материалах.

15. Квантовая природа атомных свойств

Поскольку атомы чрезвычайно малы по размеру, они проявляют квантовые свойства, поэтому предсказание их поведения с применением классической физики всегда приведет к неверным результатам.

Когда электрон прыгает с одного энергетического уровня (орбиты) на другой, он не перемещается в пространстве между ними. Вместо этого он исчезает с одной орбиты, а затем сразу же появляется на другой орбите.

Чтобы лучше описать и оценить их поведение, несколько атомных моделей включили в себя законы квантовой физики.

Спросите Итана №102: всё ли во Вселенной одного возраста?

С Большого взрыва прошло 13,8 миллиарда лет, что мы способны подтвердить при помощи разных доказательств. Но это время прошло для нас – а поскольку оно относительно, что это значит для наблюдателей в других частях Вселенной? Просмотрев ваши вопросы, я выбрал один из них, от Рафаэля Бернала:

Если время относительно, есть ли абсолютное время для всей Вселенной? Когда мы говорим, что Вселенной уже 13,8 миллиарда лет, это верно только для Земли, или для всей Вселенной?

Наша Земля существует в нашей Галактике, и возраст всего, что мы видим в ней, составляет те же самые 13,8 миллиарда лет. Ну, почти.

Возраст планет, звёзд и других источников света, видимых в ночном небе, не совпадает с нашим. Поскольку скорость света конечна, если мы посмотрим на звезду, находящуюся в 100 световых годах от нас, мы будем видеть её такой, какой она была 100 лет назад, а не такой, какова она сегодня. Если сравнить это с 13,8 миллиарда лет – и даже если взять звезду, находящуюся на другом конце Галактики в 100 000 световых годах – эта разница будет незначительной. Разница между 13 800 000 000 и 13 799 900 000 годами не такая уж и большая.

Читайте так же:
Как китайцы печатают на компьютере, если у них десятки тысяч иероглифов?

Но если мы рассмотрим другие галактики – очень удалённые, то получится совсем другая история.

Каждая точка на этой картинке – отдельная галактика. Зелёные нити известны под именем Великая стена Слоана, находящаяся примерно в миллиарде световых лет от Земли. Галактики, находящиеся в этой структуре, имеют возраст в 12,8 миллиарда лет, а самые удалённые галактики на картинке и того моложе.

Глядя всё дальше, мы находим галактики, существовавшие, когда Вселенной было меньше миллиарда лет, когда её возраст составлял лишь несколько процентов от сегодняшнего.

Если бы у нас были достаточно мощные телескопы, мы могли бы увидеть отдельные звёзды с очень малым содержанием тяжёлых элементов, поскольку более 99% атомов в то время представляли собой только водород и гелий, появившиеся в результате Большого взрыва. Почти не было бы углерода, кислорода, кремния, фосфора, железа, и всего прочего.

Поэтому у них практически не было бы каменистых планет, органических молекул, и шанса на существование жизни. Глядя на галактики в их раннем, первоначальном состоянии, мы буквально заглядываем в прошлое.

Но тут есть важный момент! Мы не смотрим на галактики, какие они сегодня, но мы видим их с нашей точки зрения, заглядывая в прошлое!

Для кого-то на удалённой звезде, в удалённой галактике или в десятках миллиардов световых лет от нас, было бы видно наше прошлое. Для кого-то в 100 световых годах на Земле не было бы признаков ядерных бомб, мы бы не изобрели компьютер, телевизионное вещания, и даже ламповые усилители. Для кого-то из галактики, удалённой на миллиард лет, наше Солнце показалось бы моложе и темнее, на Земле существовали бы только одноклеточные организмы, никаких различимых растений или животных, и континенты нашей планеты были бы голыми, покрытыми лишь льдом и грязью.

Что ещё более пугающе – для наблюдающих за веществом, которое должно превратится в нас, из самых удалённых видимых галактик, не только не существовали бы наша Земля и Солнце, но и вообще наша Галактика. Мы были бы набором небольших газовых облачков и прото-галактик, которым ещё предстоит объединиться в спиральные структуры, из которых родится наш дом. Существовали бы самые древние шаровые скопления, которые сейчас можно обнаружить в гало нашей Галактики, и они были бы полны горячих, молодых, голубых звёзд, исчезнувших уже миллиард лет назад.

Любой из этих наблюдателей, на другой ли звезде, в другой галактике или в другом конце Вселенной, видел бы Вселенную, очень похожую на нашу:
• Вселенную возрастом в 13,8 млрд. лет.
• Вселенную, в которой наблюдения во всех направлениях заглядывали бы в прошлое.
• Вселенную, в которой реликтовое излучение охладилось до 2,725 К.
• Вселенную, в которой великая космическая сеть была бы неотличимой от той, что видим мы.
• Вселенную, в которой, посмотрев на нас, они бы увидели нас в прошлом так далеко, как их видим мы.

Не выглядит ли всё так, что в каком-то смысле существует некая форма абсолютного времени?

Так может показаться, но на самом деле это не так! Действительно, Большой взрыв случился везде одновременно 13,8 млрд. лет назад, и это будет правдой с точки зрения любой галактики. Но что, если существовали бы галактики, двигающиеся со скоростями не в сотни или тысячи километров в секунду относительно системы координат реликтового излучения, но в сотни тысяч километров в секунду, очень близко к скорости света?

Так же, как время идёт по-другому для любого, кто движется близко к скорости света на Земле – для частицы, поезда или человека – если бы была планета, звезда или галактика, давно уже двигающаяся близко к скорости света, она была бы сильно моложе остальной Вселенной!

Представьте, что когда Вселенной был всего миллиард лет, галактика разогналась из-за серии гравитационных взаимодействий, до 99% скорости света. За 12,8 млрд. лет, прошедших с того времени, для этой галактики прошло бы всего 1,8 млрд. лет. По сравнению с известными галактиками она была бы меньше, голубее и менее разросшейся.

Поэтому Вселенная должна выглядеть одинаково для всех наблюдателей, везде должно пройти одно и то же количество времени, и Вселенная должна иметь одинаковые крупномасштабные свойства практически везде. Но для некоторых избранных наблюдателей, проведших значительное время на скорости, близкой к скорости света относительно системы отсчёта реликтового излучения – Вселенная была бы очень странной. В тот момент, когда они замедлились бы относительно РИ и остановились, они бы обнаружили себя, молодых, в странным образом старой Вселенной.

Читайте так же:
Разработаны недорогие и эффективные натрий-ионные аккумуляторы для электромобилей

Тот факт, что с Большого взрыва прошло 13,8 миллиарда лет, применим ко всем и всему в наблюдаемой Вселенной, но если вы двигаетесь со скоростью, близкой к световой, вам трудно будет в это поверить!

dymontiger

Все разнообразие нашего мира построено из атомов и молекул. Удивительно, как проявления форм жизни образовались лишь на основе протонов, нейтронов и электронов. Элементарная основа позволяет каждому веществу и организму выполнять свою функцию. Так из семи нот пишется музыка разных направлений, разных стилей. Мы собрали 10 самых интересных фактов об атомах и молекулах.

Самый легкий из атомов – атом водорода

В периодической таблице химических элементов водород стоит на первом месте. Его ядро состоит лишь из одного протона, вокруг которого вращается единственный электрон. Простейшее строение определяет минимальную массу, которую может иметь атом – 1,008 а.е.м. или 1,7х10-24 г.

На Земле водород существует в виде соединений с другими веществами или образует двухатомную молекулу Н2. Если считать в массовом отношении, на его долю приходится 1% земной коры. Если перевести массу в количество атомов, то содержание водорода окажется более внушительным – 17%. Этот показатель ставит элемент на второе место после кислорода (52%).

Во Вселенной водород составляет 88,6% от общей доли атомов, находящихся в космосе в виде звездного вещества и космической пыли.

Главной молекулой живой природы является молекула ДНК

В молекуле ДНК сосредоточена информация о строении каждой клетки живого организма, словно это проектное бюро города, где собраны подробные планы всех зданий. Внешне она напоминает перевитую веревочную лестницу, состоящую из двух нитей и соединенную водородными связями. ДНК вирусов может представлять одну цепочку.

Информация зашифрована в генах, то есть участках молекулы. Ген представляет собой определенную последовательность нуклеотидов, способных передать код для построения белков и РНК (информационных, транспортных, рибосомных, матричных).

Спираль ДНК человека, если ее вытянуть, протянется почти на 2 м. Это тем более удивительно, что она умещается в ядре размером меньше микрометра. Свернуться в компактную хромосому молекуле помогают нуклеосомы. На них ДНК наматывается, как на катушку.

Пыль – это частица, состоящая из квадриллиона атомов

Пылью называют твердые минеральные или органические частицы размером не более 0,05 мм. Природа образования может быть как естественной, так и связанной с деятельностью человека (антропогенной). В воздух поднимаются вулканический пепел, морская соль, сухая почва, продукты горения после пожаров, пыльца растений. Человек способствует загрязнению воздуха продуктами отопления и горных разработок, выхлопами автотранспорта, удобрениями. Вспашка земли и оголение почвы выкосами травы опасны выветриванием и переносом верхнего слоя грунта ветром.

Если сравнивать твердую взвесь с газообразными загрязнителями воздуха, то последние присутствуют в виде отдельных молекул. Пыль же в каждой частице содержит огромное число молекул и еще большее число атомов.

Атом может иметь электрический заряд

В составе атома электроны несут отрицательный заряд, протоны – положительный. Нейтроны не имеют заряда, то есть нейтральны. Когда количество протонов равно количеству электронов, заряд атома равен нулю. В случае, если электронов больше или меньше, чем протонов, у атома появляется заряд. Он становится ионом.

Ядро, состоящее из нейтронов и протонов, обладает ощутимой массой. Нужно определенное количество энергии, чтобы заставить его терять протоны. Электроны, которые вращаются вокруг него, значительно легче могут перемещаться от одного атома к другому. Добавление электронов приводит к образованию отрицательного заряда, потеря частиц – положительного. Атомы с положительным зарядом называют катионами, атомы с избытком электронов становятся анионами.

Самый тяжелый из атомов – атом урана

Из природных элементов атом урана имеет самую большую массу – 238,0289 а.е.м. В природе находится в основном в виде изотопа U-238. Атом с его 92 протонами чрезвычайно перегружен, при любой возможности выбрасывает протоны и нейтроны с огромной скоростью.

Открыл элемент германский химик Мартин Клапрот в 1789 году при анализе отработанной руды после добычи серебра. «Странное вещество», похожее на металл было диоксидом урана, но выяснилось это только через 50 лет. Клапрот назвал находку в честь далекой планеты, открытой к этому времени Гершелем.

Читайте так же:
Как работает фабрика по производству ёлочных игрушек

В конце 19 века во Франции Анри Беккерель обнаружил радиоактивность урана, то есть способность терять частицы. Распад может иметь 14 циклов. Уран превращается в радий, радон и другие элементы, образуя на последней стадии свинец.

Слово «атом» происходит из древнегреческого языка и означает «неделимый»

Еще в Древней Греции философ и математик Демокрит предположил, что окружающее состоит из мельчайших частичек. Отсюда произошел термин «атом» или «atomos». Однако подтверждение теория получила только в результате работы ученых в последние 150 лет и с помощью изобретенного микроскопа.

Первое исследование провел англичанин Джон Дальтон на рубеже 18-19 веков. Он установил, что химические элементы вступают в реакции в строго определенном соотношении (закон кратных отношений).

Сейчас мы знаем, что атом представляет собой наименьшую частицу химического элемента и не всегда является неделимым. В состав атома входит ядро с протонами и нейтронами или просто нуклонами от латинского слова «nucleus» – ядро. Снаружи вокруг атома расположено электронное облако.

Стекло не является твердым телом

Твердость вещества – характеристика, основанная на прочности химических связей между атомами и молекулами. В жидкости частицы могут перемещаться относительно друг друга. В твердых телах они лишены такой возможности.

При производстве стекла молекулы кремния, обычно принимающие структуру кристаллической решетки, не успевают занят положенное им место. Стекло быстро остывает и частицы остаются перемешанными хаотично. Такое вещество называют аморфным, однако все же оно твердое.

Вязкость стекла сопоставима с вязкостью свинца, но ведь свинец никто не называет жидкостью. Бытует мнение, что со временем оконные стекла «стекают» вниз. В пример ставят витражи в средневековых храмах. Следует уточнить, что утолщения в их основании появились не с течением времени, а были изначально. Причина кроется в несовершенстве технологии производства.

Молекула меньше яблока во столько же раз, во сколько яблоко меньше Земли

Чтобы представить видимые и невидимые параметры окружающего мира, представим все молекулы одного кубического сантиметра воздуха в виде кирпичей. Их количества хватило бы для покрытия поверхности планеты на высоту 40-этажного дома.

Размеры молекул и атомов настолько малы, что в решении задач молекулярной физики используют относительные величины. Установить их удалось лишь с изобретением электронного микроскопа. Средний диаметр атома и простейшей молекулы составляет порядка 10-10 м. Так, размер молекулы белка – 43х10-10 м. Крупные молекулы достигают 10-7 м.

В ионный микроскоп можно разглядеть строение кристалла и даже определить межатомные расстояния.

Ученые смогли охладить молекулы монофторида стронция практически до абсолютного нуля

Выбор пал на монофторид стронция (SrF) неслучайно. Принцип охлаждения атомов основан на периодическом повторении поглощения и испускания фотонов под воздействием лазера. Таким образом атом теряет кинетическую энергию. Молекулы не настолько чувствительны. Мешает колебательная и вращательная энергия межатомных связей. У фторида стронция эти явления минимальны.

Группа ученых Йельского университета во главе с Д. Демиллем добилась охлаждения молекулы до 300 мкК (0,0003 К). За счет подобранной длины волны лазер погасил вращательные межатомные движения. В дальнейшем молекулы вели себя аналогично атому.

Практически такое достижение в перспективе можно использовать в квантовых компьютерах.

Скорость движения молекул воды может достигать 650 м/с

Молекулы воды находятся в постоянном тепловом движении. Они колеблются с большой частотой (одно колебание за 10-12 … 10-13 с) возле определенного положения, изредка прыгая на освободившееся соседнее место. Скорость движения при этом может приближаться к 600-650 м/с.

И все же молекулы не разлетаются, остаются жидкостью. Происходит это за счет водородных связей. В молекуле H2O пары электронов смещены в сторону кислорода. Водород, оставшийся практически без электрона, представляет собой положительно заряженное ядро. В результате протон водорода притягивает соседние атомы кислорода, образуя прочную межмолекулярную связь.

Благодаря такому сцеплению вода в условиях Земли принимает в основном жидкое состояние, а не кипит как аналогичные гидриды (серы, селена) при –80°С. Водородные связи определяют физические и химические свойства воды, на которых основана жизнь на нашей планете.
©

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию