Гелий и кислород — два химических элемента, каждый из которых имеет свою уникальную атомную массу. Почему же у них такие странные атомные массы?
В начале XX века представление об атомах и их структуре было очень ограниченным. Отец современной атомной физики, Джон Томсон, предложил модель атома, в которой атом представлялся как положительно заряженный шар с отрицательно заряженными электронами, расположенными внутри него. Но в 1911 году было совершено открытие, которое изменило представление о структуре атома.
Эксперимент под названием «эксперимент Резерфорда» позволил установить, что в атоме есть небольшое и очень плотное ядро, вокруг которого движутся электроны. Атомы состоят в основном из пустоты, а масса атома сосредоточена в ядре. Открытие это привело к размышлениям и исследованиям нового понимания атомной структуры.
Исследования в области атомной структуры привели к пониманию, что ядро атома состоит из протонов и нейтронов, а электроны, обращающиеся вокруг ядра, обладают массой, пренебрежимо малой по сравнению с массой ядра. Таким образом, атомная масса атома определяется преимущественно массой протонов и нейтронов, составляющих ядро.
Атомный номер элемента указывает на количество протонов в его ядре. В случае кислорода, атомный номер равен 8, что означает, что в его ядре содержится 8 протонов. Нейтронов в ядре кислорода обычно 8 или 9, что объясняет его атомную массу около 16 единиц. Это означает, что атом кислорода имеет примерно восемь раз больше массы в сравнении с массой атома водорода.
Гелий, в свою очередь, имеет атомный номер 2, что означает, что его ядро состоит из 2 протонов. Нейтронов может быть 1 или 2. Следовательно, атомная масса гелия составляет примерно 4 единицы.
Таким образом, странность атомных масс кислорода и гелия объясняется количеством протонов и нейтронов в их ядрах. Чтобы больше понять это, можно провести аналогию с фруктами. Допустим, что атомы – это фрукты разных сортов и атомный номер – это их название, скажем, яблоки и апельсины. Если иметь в виду яблоко, то изображение само собой будет яблоком, а апельсин не может быть яблоком. Иное дело, когда речь заходит об общих характеристиках, таких как вес или размер – это атомная масса. В этом смысле атомы – это яблоки с разными весами: одно из них может быть большим, а другое, наоборот, маленьким. Вот именно в атомах кислорода и гелия атомная масса оказывается довольно странной, исключительной и уникальной, поскольку она определяется количеством протонов и нейтронов в их ядрах.
Таким образом, странные атомные массы у кислорода и гелия обусловлены комплексной структурой ядра, состоящей из протонов и нейтронов, а также небольшим размером электронов, обращающихся вокруг ядра. Способность кислорода и гелия образовывать различные соединения, а также их физические и химические свойства, обуславливаются их атомными массами, и поэтому они представляют интерес для многих областей науки и технологии.