Водород и "водородственники"
Начинать лучше с простого, поэтому мы начали с самого простого атома. Возьмём красный кружок – протон и синий – электрон и соединим их связью.
Протон – частица неповоротливая, он в две тысячи раз тяжелее электрона (примерно во столько же раз носорог тяжелее котёнка). Неудивительно, что протон «сидит» в центре атома, а лёгкий и непоседливый электрон кружится вокруг него как спутник вокруг Земли. Это можно изобразить раскрутив электрон вокруг протона на модели 3.
Мы построили модель атома водорода – самого лёгкого газа! Он в пятнадцать раз легче воздуха, поэтому наполненный водородом дирижабль всплывает в воздушном океане как поплавок.
Теперь понятно, почему водород такой «лёгкий на подъём»: в атоме водорода всего один протон и один электрон. Но можно сделать его потяжелее. Для этого надо приспособить нейтрон, который до поры до времени оставался у нас без дела. Присоединив его к протону, мы получим тяжёлый водород – учёные называют его дейтерием. Вот теперь у нас в атоме все три детали: протон, нейтрон и электрон! Протон и нейтрон рядышком, а электрон кружится вокруг них на почтительном расстоянии – оно в сто тысяч раз больше, чем размеры протона или нейтрона.
Но можно сделать водород ещё тяжелее! Возьмём ещё один зелёный шарик – нейтрон и присоединим его к протону и нейтрону, которые уже «сидят» в атомном ядре тяжёлого водорода, то есть дейтерия – получится модель сверх тяжёлого водорода – трития.
Атом трития втрое тяжелей атома лёгкого водорода. Но даже сверхтяжёлый водород, тритий, всё же немного легче воздуха – в пять раз. Если наполнить шарик тритием, он полетит вверх, хотя и не так быстро, как шарик наполненный лёгким водородом. Но никому не придёт в голову наполнять шарик тритием – на всей нашей земле наберётся не больше одного килограмма природного трития. А искусственный очень дорог.
Вот они все вместе: лёгкий водород и его тяжёлые водородственники – дейтерий и тритий. Водород и в самом деле «родит воду»: он хорошо горит, а при этом атомы водорода соединяются с атомами другого газа – кислорода, и получается вода. Со всеми веществами все три водорода – лёгкий, тяжёлый и сверхтяжёлый – ведут себя одинаково. Выходит, нейтроны, которые мы добавляли в атомное ядро, увеличивали вес атома, но не влияли на его «характер», на то, как он ведёт себя с атомами других веществ!
Атомы, которые отличаются друг от друга тем, что у них в ядре разное количество нейтронов, физики называют изотопами. Значит, лёгкий, тяжёлый и сверхтяжёлый водород – это изотопы водорода.
Вернуться Содержание Дальше