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是什么将原子核聚集在一起?

最后更新:2021年5月24日|

这就是我所说的“化学的一句话总结”。如果你只学一件化学的事,学这个。

异性电荷相吸,同性电荷相斥。

我们将在接下来的几篇文章中讨论更多细节,但是让我们通过思考一些例子来开始。

  1. 正电荷吸引负电荷-这里有两个例子。想想带负电的电子绕着带正电的原子核旋转。或者氯化钠,它是由带正电的钠离子和带负电的氯离子结合在一起。正吸引负。检查。
  2. 负电荷排斥负电荷。你可能还记得,分子的形状取决于原子周围的键/电子对的数量。例如,为什么水是弯曲的?这是因为氧孤对和电子对都占据了空间排斥直到它们之间的距离达到最大。这也是为什么像甲烷这样的分子是四面体而不是方形平面。
  3. 正电荷排斥正电荷。这里很难举出例子,但这里有一个。把一个质子加到水里得到[H3O]+相对容易,但是非常由于斥力的作用,很难使其进一步质子化,从而得到[H4O]2+。

最后一个看起来很奇怪。例如,如果制造[H4O]2+如此困难,那么既然原子核本质上是由带正电的质子和几个中子组成的,它是如何结合在一起的呢?当你考虑到这些正电荷分布在如此短的距离上时,这尤其奇怪。

让我们后退一步,看看真正的大局来找出答案。

真正的大局

物理学家已经确定了自然界中的四种基本力,它们导致了我们所观察到的所有现象。他们是

  • 重力,在远距离作用,有吸引力(但很弱)
  • 电磁-负责电场和磁场的行为。
  • 弱核力,负责某些类型的核衰变(当一个中子分解成一个质子和一个电子时,这就是弱核力在起作用)。
  • 然后我们来看强核力,它作用在很近的距离,很有吸引力。

这些力的强度在很多很多数量级上都有变化(使极其微弱的引力适合于一个万物理论特别是几十年来一直让物理学家们抓狂的问题)。

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两个观察:

化学主要是关于电磁的。化学的研究主要是研究电子以及电子如何在原子间流动。在化学中,我们基本上只是把电子和原子核看作点电荷,把它们之间形成的化学键看作静电现象。此外,伴随着这些电荷的电磁场可以与电磁波波谱中所有波长的辐射相互作用,从而产生了我们开发的各种各样的光谱技术,帮助我们提供有关原子和分子结构的线索。

化学中的其他力呢?重力无关紧要——与电磁力相比,它本质上是小数点后30位的四舍五入误差。弱核力也起不了多大作用,特别是当涉及到我们将要讨论的肉和土豆有机化学时。那么强核力呢?在我们将要讨论的化学过程中,它有而且只有一个重要的作用,就是这样。

是什么把原子核固定在一起?强核力。在极近的距离内,它比静电斥力更强,即使质子之间的电荷相互排斥,也能使质子在原子核中粘在一起。记住,原子核的大小与原子的大小相比是非常小的。由于它只在与原子直径相当的距离上起作用,在更远的距离上就感觉不到它了,为了化学的目的,我们忽略了它。

说到强力,就有一个盈亏平衡点。物理学家观察到,原子核在加入直至铁56的核子后变得越来越稳定。然后,随着连续的质子的加入,原子核变得越来越多不稳定,因为静电斥力大于吸引核力。一旦达到很高的原子序数,原子核就会变得不稳定,会分裂成更小、更稳定的成分。这就是核裂变的基础,或者为什么铀(原子序数92)和钚(原子序数94)被用于原子能(和核武器)。所以在足够大的距离内,在不使原子核高度不稳定的情况下,你能放入多少正电荷是有限制的。这就是为什么我不期望读到太多关于化学的g-block元素很快。

评论

评论部分

关于“是什么将原子核聚集在一起?

  1. 多么荒谬!你把这种把原子聚集在一起的现象称为“强作用力”。孩子,我得说!!好吧,这是你给它起的名字——但它是什么?没有物理学家知道。但我知道!阅读Col:1-15至17。

  2. 我不会说‘多么荒谬!’。正如詹姆斯解释的那样,对于化学家来说,他们甚至不需要知道如何,更不用说是什么,使原子核聚集在一起(这就是核物理学家的工作),只需要知道它做到了。但是这里有许多重要的事实要了解,例如,“强作用力”有它的限制:原子核的大小不能超过一定的直径,否则它就会变得不稳定。但同样的事实是,这种力将质子和中子拉在一起的密度不会超过一定的极限。质子和中子也被证明不是像电子一样的基本粒子,而是由夸克和其他理论粒子组成,质子和中子相互交换,将它们结合在一起。
    现在,为了避免有人认为我是无神论者,我不是。我相信比尔·佩里引用的同样的话,但我完全支持尽可能详细地描述一种现象。另一个有趣的事实是:质子的质量略小于中子的质量,如果质子的质量与中子相同,那么氢就不存在;质子本身是不稳定的!这要归功于核物理学家。虽然会有人做这样的研究只是为了试图证明上帝不存在,但我相信,我们对宇宙及其运行方式了解得越多,就越能引导我们相信它的创造者。

  3. 既然中子是中性的,那么它们的影响是什么呢?它们是否会“阻挡”或“吸收”一些质子的斥力呢?

  4. 我是对的:D,中子是原子核更强的力的来源,因为它们参与了介子交换。这些因素,加上原子核中质子的紧密堆积,使它们可以交换介子,从而产生足够强的力来克服它们的相互排斥,迫使核子保持结合在一起。”谢谢您的确认:)

  5. 这对于掌握原子核的基本点非常有帮助....但不知道是什么产生了强大的核力

  6. 宗教不能解释任何科学。圣经推理是为懒惰的头脑,谁诉诸于一个简单的方法来摆脱科学的挑战。

    把圣经留在教堂里。圣经也没有解释上帝从哪里来。光明正大。

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