Атомы, элементы, ионы, молекулы, кристаллы

Чтобы упростить описание кристаллической структуры, атомы до сих пор рассматривались как компактные сферы и кристаллы, образованные путем их упаковки вместе. Однако на самом деле атомы не являются компактными сферами, и кристаллическая структура включает в себя нечто большее, чем просто упаковку.

Поэтому, прежде чем двигаться дальше, необходимо обрисовать картину структуры кристалла, которая, по крайней мере, на шаг ближе к реальности.

Токарная обработка металла на заказ

Полное описание структур атомов и кристаллов затрагивает некоторые из самых сложных вопросов современной физики. Поэтому все, что мы пытаемся сделать — это представить картину металлических кристаллов, на которой может быть основана остальная часть предмета исследования.

Атомы — это мельчайшие системы, состоящие из ядра, окруженного электронами, каждый из которых несет заряд отрицательного электричества, который одинаков для всех электронов. До недавнего времени предполагалось, что ядро состоит из электронов и положительно заряженных протонов, но теперь было обнаружено, что атомные ядра содержат и другие компоненты. Однако для настоящей цели достаточно рассматривать ядро атома как состоящее из электронов и протонов, причем электрический заряд протона равен и противоположен электрическому заряду электрона.

Все атомные ядра содержат больше протонов, чем электронов, и, следовательно, заряжены положительно, и величина этого положительного заряда определяет количество электронов, окружающих ядро. Таким образом, если ядро конкретного атома содержит на пять протонов больше, чем электронов, атом будет содержать пять электронов, окружающих ядро.

Масса атома сосредоточена в ядре, которое чрезвычайно мало по сравнению с пространством, занимаемым всей системой. Размеры ядер составляют порядка 10 (в -12 степени) см. диам., в то время как размеры атомов составляют порядка 10 (в -8 степени) см. диам.

Первоначально предполагалось, что электроны занимают фиксированные положения вокруг ядра, затем предполагалось, что они движутся по определенным орбитам, но теперь принято считать, что положения или движения электронов невозможно изобразить, и все, что можно сказать, это то, что они образуют атмосферу вокруг ядра. В этой атмосфере плотность распределения электронов меняется с расстоянием от ядра, но, хотя она становится низкой по направлению к внешним границам сферы влияния атома, она не меняется равномерно с расстоянием от ядра.