شیمی و شادی

سوال1- چرا الکترونها دور از هسته قرار دارند

پاسخ: الکترونها الزاما باید دور از هسته باشند! اگر می توانستیم ساده ترین اتم یعنی اتم هیدروژن را به اندازه کره زمین بزرگ نماییم، آنگاه هسته تنها به بزرگی یک توپ بسکتبال خواهد بود که در مرکز اتم قرار گرفته است و بنابراین الکترون در هوا کره اطراف زمین  یافت خواهد شد. همه فضای بین الکترون و آن توپ بسکتبال خالی است

اما اینکه چرا الکترون دور از هسته قرار دارد، نسبت به تجربیات هر روزه ما خیلی متفاوت نسیت. تصور کنید یک توپ تنیس را به یک کش لاستیکی بسته اید و یک سر آنرا در دست گرفته اید. هر چه توپ را سریعتر بچرخانید، از شما دورتر خواهد شد. در یک اتم الکترون به وسیله نیروهای الکترومغناطیسی به سوی هسته جذب می شود. شبیه کش لاستیکی.

درست مثل توپ شما  هر چه الکترون سریعتر بچرخد از هسته دورتر خواهد شد.

البته اگر دقیقتر به مسئله نگاه کنید تفاوتهایی بین مثال ارایه شده و یک اتم وجود دارد. از جمله، بر خلاف کش لاستیکی که هر چه بیشتر کشیده شود نیروی بیشتری وارد می کند در یک اتم هر چه الکترون از هسته دورتر شود، نیروی جاذبه هسته ضعیف تر می شود. تفاوت مهم دیگر این است که طبیعت به الکترون اجازه نمی دهد که در هر فاصله ای از هسته قرار بگیرد. در واقع آنها مجبورند دارای سرعتهای معینی باشند. علمی که این پدیده را توضیح می دهد "مکانیک کوانتمی" نامیده می شود.

کمترین سرعتی که یک الکترون می تواند داشته باشد، به قدری است که آنرا حدود6/9 کیلومتر از هسته بسکتبالی دور نگه دارد.

سوال 2- چرا امروزه ماده نه به وجود می آید و نه از بین می رود

پاسخ: ماده همین حالا، هم به وجود می آید و هم از بین می رود. مثلا اگر یک پرتو X  پر انرژی را به یک هسته سنگین بتابانیم، این پرتو از بین رفته و دو ذره الکترون و پاد الکترون(پوزیترون) از اتم خارج خواهد شد. بنابراین مقداری ماده اضافی از آنچه که ماده نیست به وجود می آید. آنچه که مهم است اینکه در مجموع انرژی ثابت است. در این مورد انرژی از یک حالت(انرژی مغناطیسی) به حالت دیگر(ماده) تبدیل شده است. همچنین الکترون و پاد الکترون می توانند به همدیگر برخورد نموده و دوباره همان تابش را تولید کنند

سوال 3- کوچکترین ذره مادی شناخته شده چیست؟