Co je to neutron? Jaká je jeho struktura, vlastnosti a funkce? Neutrony jsou největší z částic, které tvoří atomy, stavební kameny veškeré hmoty.
Atomová struktura
Neutrony se nacházejí v jádře, husté oblasti atomu také vyplněné protony (kladně nabité částice). Tyto dva prvky drží pohromadě síla zvaná jaderná. Neutrony mají neutrální náboj. Kladný náboj protonu se shoduje se záporným nábojem elektronu, aby se vytvořil neutrální atom. I když neutrony v jádře neovlivňují náboj atomu, stále mají mnoho vlastností, které atom ovlivňují, včetně úrovně radioaktivity.
Neutrony, izotopy a radioaktivita
Částice, která se nachází v jádře atomu, je neutron, který je o 0,2 % větší než proton. Společně tvoří 99,99 % celkové hmotnosti stejného prvku a mohou mít různý počet neutronů. Když vědci hovoří o atomové hmotnosti, mají na mysli průměrnou atomovou hmotnost. Například uhlík má typicky 6 neutronů a 6 protonů s atomovou hmotností 12, ale někdy se vyskytuje s atomovou hmotností 13 (6 protonů a 7 neutronů). Uhlík s atomovým číslem 14 také existuje, ale je vzácný. Atomová hmotnost uhlíku je tedy v průměru 12,011.
Když mají atomy různý počet neutronů, nazývají se izotopy. Vědci našli způsoby, jak přidat tyto částice do jádra a vytvořit tak větší izotopy. Nyní přidání neutronů neovlivňuje náboj atomu, protože nemají žádný náboj. Zvyšují však radioaktivitu atomu. To může vést k velmi nestabilním atomům, které se mohou vybíjet vysoké úrovně energie.
Co je jádro?
V chemii je jádro kladně nabité centrum atomu, které se skládá z protonů a neutronů. Slovo „kernel“ pochází z latinského nucleus, což je forma slova znamenající „ořech“ nebo „jádro“. Termín byl vytvořen v roce 1844 Michaelem Faradayem k popisu středu atomu. Vědy, které se zabývají studiem jádra, studiem jeho složení a charakteristik, se nazývají jaderná fyzika a jaderná chemie.
Protony a neutrony jsou drženy silné jaderná síla. Elektrony jsou přitahovány k jádru, ale pohybují se tak rychle, že k jejich rotaci dochází v určité vzdálenosti od středu atomu. Jaderný náboj se znaménkem plus pochází z protonů, ale co je to neutron? Jedná se o částici, která nemá elektrický náboj. Téměř veškerá hmotnost atomu je obsažena v jádře, protože protony a neutrony mají mnohem větší hmotnost než elektrony. Počet protonů v atomovém jádru určuje jeho identitu jako prvku. Počet neutronů udává, o jaký izotop prvku se jedná.
Velikost atomového jádra
Jádro je mnohem menší než celkový průměr atomu, protože elektrony mohou být dále od středu. Atom vodíku je 145 000krát větší než jeho jádro a atom uranu je 23 000krát větší než jeho střed. Vodíkové jádro je nejmenší, protože se skládá z jediného protonu.
Uspořádání protonů a neutronů v jádře
Protony a neutrony jsou obvykle zobrazeny jako sbalené dohromady a rovnoměrně rozložené do koulí. Jedná se však o zjednodušení skutečné struktury. Každý nukleon (proton nebo neutron) může zaujímat určitou energetickou hladinu a rozsah umístění. Zatímco jádro může být kulovité, může být také hruškovité, kulovité nebo diskovité.
Jádra protonů a neutronů jsou baryony, které se skládají z těch nejmenších, které se nazývají kvarky. Přitažlivá síla má velmi krátký dosah, takže protony a neutrony musí být velmi blízko u sebe, aby byly vázány. Tato silná přitažlivost překonává přirozené odpuzování nabitých protonů.
Proton, neutron a elektron
Mocným impulsem ve vývoji takové vědy, jako je jaderná fyzika, byl objev neutronu (1932). Měli bychom za to poděkovat anglickému fyzikovi, který byl studentem Rutherforda. Co je to neutron? Jedná se o nestabilní částici, která se může ve volném stavu rozpadnout na proton, elektron a neutrino, tzv. bezhmotnou neutrální částici, za pouhých 15 minut.
Částice dostala své jméno, protože nemá elektrický náboj, je neutrální. Neutrony jsou extrémně husté. V izolovaném stavu bude mít jeden neutron hmotnost pouze 1,67·10 - 27, a pokud vezmete lžičku hustě napěchovanou neutrony, výsledný kus hmoty bude vážit miliony tun.
Počet protonů v jádře prvku se nazývá atomové číslo. Toto číslo dává každému prvku jeho jedinečnou identitu. V atomech některých prvků, jako je uhlík, je počet protonů v jádrech vždy stejný, ale počet neutronů se může lišit. Atom daného prvku s určitým počtem neutronů v jádře se nazývá izotop.
Jsou jednotlivé neutrony nebezpečné?
Co je to neutron? Jedná se o částici, která je spolu s protonem obsažena v. Někdy však mohou existovat samy o sobě. Když jsou neutrony mimo jádra atomů, získávají potenciálně nebezpečné vlastnosti. Když se stěhují s vysoká rychlost, produkují smrtící záření. Tzv neutronové bomby, známé pro svou schopnost zabíjet lidi a zvířata, přičemž mají minimální vliv na neživé fyzické struktury.
Neutrony jsou velmi důležitou součástí atomu. Vysoká hustota těchto částic v kombinaci s jejich rychlostí je dává extrémní destruktivní síla a energie. V důsledku toho mohou změnit nebo dokonce roztrhat jádra atomů, na které narazí. Ačkoli má neutron čistý neutrální elektrický náboj, skládá se z nabitých složek, které se navzájem ruší s ohledem na náboj.
Neutron v atomu je malá částice. Stejně jako protony jsou příliš malé na to, aby je bylo možné vidět i elektronovým mikroskopem, ale jsou tam, protože to je jediný způsob, jak vysvětlit chování atomů. Neutrony jsou velmi důležité pro stabilitu atomu, ale mimo jeho atomové centrum nemohou existovat dlouho a rozpadnou se v průměru za pouhých 885 sekund (asi 15 minut).
Atom je nejmenší částice chemického prvku, která zadržuje vše Chemické vlastnosti. Atom se skládá z jádra, které má kladný elektrický náboj, a záporně nabitých elektronů. Náboj jádra jakéhokoli chemického prvku rovnající se produktu Z krát e, kde Z je pořadové číslo tohoto prvku v periodické tabulce chemické prvky, e - hodnota elementárního elektrického náboje.
Elektron je nejmenší částice látky se záporným elektrickým nábojem e=1,6·10 -19 coulombů, bráno jako elementární elektrický náboj. Elektrony, rotující kolem jádra, jsou umístěny v elektronových obalech K, L, M atd. K je obal nejblíže k jádru. Velikost atomu je dána velikostí jeho elektronového obalu. Atom může ztratit elektrony a stát se pozitivním iontem nebo získat elektrony a stát se negativním iontem. Náboj iontu určuje počet ztracených nebo získaných elektronů. Proces přeměny neutrálního atomu na nabitý iont se nazývá ionizace.
Atomové jádro(střední část atomu) se skládá z elementárních jaderných částic - protonů a neutronů. Poloměr jádra je přibližně stotisíckrát menší než poloměr atomu. Hustota atomové jádro extrémně velký. Protony- tyto jsou stabilní elementární částice, mající jednotkový kladný elektrický náboj a hmotnost 1836krát větší než hmotnost elektronu. Proton je jádro atomu nejlehčího prvku, vodíku. Počet protonů v jádře je Z. Neutron je neutrální (bez elektrického náboje) elementární částice s hmotností velmi blízkou hmotnosti protonu. Protože hmotnost jádra se skládá z hmotnosti protonů a neutronů, počet neutronů v jádře atomu je roven A - Z, kde A je hmotnostní číslo daného izotopu (viz). Proton a neutron, které tvoří jádro, se nazývají nukleony. V jádře jsou nukleony spojeny speciálními jadernými silami.
Atomové jádro obsahuje obrovskou zásobu energie, která se uvolňuje při jaderných reakcích. K jaderným reakcím dochází, když atomová jádra interagují s elementárními částicemi nebo s jádry jiných prvků. V důsledku jaderných reakcí vznikají nová jádra. Například neutron se může přeměnit na proton. V tomto případě je beta částice, tj. elektron, vyvržena z jádra.
Přechod protonu na neutron v jádře lze provést dvěma způsoby: buď je emitována částice s hmotností rovnou hmotnosti elektronu, ale s kladným nábojem, nazývaná pozitron (rozpad pozitronu). jádro, nebo jádro zachycuje jeden z elektronů z K-slupky, která je mu nejblíže (K -záchyt).
Někdy má vzniklé jádro přebytek energie (je v excitovaném stavu) a po návratu do normálního stavu uvolňuje přebytečnou energii ve formě elektromagnetického záření o velmi krátké vlnové délce - . Energie uvolněná při jaderných reakcích se prakticky využívá v různých průmyslových odvětvích.
Atom (řecky atomos – nedělitelný) je nejmenší částice chemického prvku, která má jeho chemické vlastnosti. Každý prvek se skládá ze specifického typu atomu. Atom se skládá z jádra, které nese kladný elektrický náboj, a záporně nabitých elektronů (viz), tvořících jeho elektronové obaly. Velikost elektrického náboje jádra je rovna Z-e, kde e je elementární elektrický náboj rovný velikosti náboje elektronu (4,8·10 -10 elektrických jednotek) a Z je atomové číslo tohoto prvku v periodický systém chemických prvků (viz.). Vzhledem k tomu, že neionizovaný atom je neutrální, počet elektronů v něm obsažených je také roven Z. Složení jádra (viz Atomové jádro) zahrnuje nukleony, elementární částice s hmotností přibližně 1840krát větší než hmotnost elektronu. (rovné 9,1 10 - 28 g), protony (viz), kladně nabité a neutrony bez náboje (viz). Počet nukleonů v jádře se nazývá hmotnostní číslo a označuje se písmenem A. Počet protonů v jádře, rovný Z, určuje počet elektronů vstupujících do atomu, strukturu elektronových obalů a chemickou látku. vlastnosti atomu. Počet neutronů v jádře je A-Z. Izotopy jsou odrůdy téhož prvku, jejichž atomy se od sebe liší hmotnostním číslem A, ale mají stejné Z. V jádrech atomů různých izotopů téhož prvku je tedy jiné číslo neutrony at stejné číslo protony. Při označování izotopů se nad symbol prvku píše hmotnostní číslo A a pod ním atomové číslo; například izotopy kyslíku jsou označeny:
Rozměry atomu jsou určeny rozměry elektronových obalů a jsou pro všechny Z hodnotou řádově 10-8 cm, protože hmotnost všech elektronů atomu je několik tisíckrát menší než hmotnost jádra , hmotnost atomu je úměrná hmotnostnímu číslu. Relativní hmotnost atomu daného izotopu se určuje ve vztahu k hmotnosti atomu izotopu uhlíku C12, bráno jako 12 jednotek, a nazývá se hmotnost izotopu. Ukázalo se, že se blíží hmotnostnímu číslu odpovídajícího izotopu. Relativní hmotnost atomu chemického prvku je průměrná (s přihlédnutím k relativnímu zastoupení izotopů daného prvku) hodnota izotopové hmotnosti a nazývá se atomová hmotnost (hmotnost).
Atom je mikroskopický systém a jeho strukturu a vlastnosti lze vysvětlit pouze pomocí kvantové teorie, vytvořené především ve 20. letech 20. století a určené k popisu jevů v atomovém měřítku. Experimenty ukázaly, že mikročástice - elektrony, protony, atomy atd. - kromě korpuskulárních mají vlnové vlastnosti, projevující se v difrakci a interferenci. V kvantové teorii se k popisu stavu mikroobjektů používá určité vlnové pole, charakterizované vlnovou funkcí (Ψ-funkce). Tato funkce určuje pravděpodobnosti možných stavů mikroobjektu, tj. charakterizuje potenciální možnosti projevu některých jeho vlastností. Variační zákon funkce Ψ v prostoru a čase (Schrodingerova rovnice), který umožňuje najít tuto funkci, hraje v kvantové teorii stejnou roli jako Newtonovy pohybové zákony v klasické mechanice. Řešení Schrödingerovy rovnice v mnoha případech vede k diskrétním možným stavům systému. Takže například v případě atomu se získá řada vlnových funkcí pro elektrony odpovídající různým (kvantovaným) energetickým hodnotám. Systém hladin atomové energie, vypočítaný metodami kvantové teorie, získal brilantní potvrzení ve spektroskopii. K přechodu atomu ze základního stavu odpovídajícího nejnižší energetické hladině E 0 do některého z excitovaných stavů E i dochází po absorpci určité části energie E i - E 0 . Excitovaný atom přechází do méně excitovaného nebo základního stavu, obvykle emitováním fotonu. V tomto případě je energie fotonu hv rovna rozdílu energií atomu ve dvou stavech: hv = E i - E k kde h je Planckova konstanta (6,62·10 -27 erg·sec), v je frekvence světla.
Kromě atomových spekter umožnila kvantová teorie vysvětlit i další vlastnosti atomů. Zejména valence, povaha chemická vazba a strukturou molekul vznikla teorie periodického systému prvků.
Pojďme se bavit o tom, jak najít protony, neutrony a elektrony. V atomu jsou tři typy elementárních částic, z nichž každá má svůj vlastní elementární náboj a hmotnost.
Struktura jádra
Abyste pochopili, jak najít protony, neutrony a elektrony, představte si, že je to hlavní část atomu. Uvnitř jádra jsou protony a neutrony zvané nukleony. Uvnitř jádra se tyto částice mohou přeměňovat jedna v druhou.
Chcete-li například najít protony, neutrony a elektrony v jednom, musíte znát jeho sériové číslo. Pokud vezmeme v úvahu, že právě tento prvek stojí v čele periodické tabulky, pak jeho jádro obsahuje jeden proton.
Průměr atomového jádra je desetitisícina celkové velikosti atomu. Obsahuje většinu celého atomu. Hmotnost jádra je tisíckrát větší než součet všech elektronů přítomných v atomu.
Charakteristiky částic
Podívejme se, jak najít protony, neutrony a elektrony v atomu, a dozvědět se o jejich vlastnostech. Proton je to, co odpovídá jádru atomu vodíku. Jeho hmotnost přesahuje elektron 1836krát. K určení jednotky elektřiny procházející vodičem o daném průřezu se používá elektrický náboj.
Každý atom má jádro určité množství protony. Je to konstantní hodnota a charakterizuje chemické a fyzikální vlastnosti tohoto prvku.
Jak najít protony, neutrony a elektrony v atomu uhlíku? Atomové číslo tohoto chemického prvku je 6, proto jádro obsahuje šest protonů. Podle planetárního systému se šest elektronů pohybuje po drahách kolem jádra. K určení počtu neutronů od hodnoty uhlíku (12), odečtení počtu protonů (6), dostaneme šest neutronů.
Pro atom železa počet protonů odpovídá 26, to znamená, že tento prvek má 26. atomové číslo v periodické tabulce.
Neutron je elektricky neutrální částice, nestabilní ve volném stavu. Neutron se může spontánně přeměnit na kladně nabitý proton, emitující antineutrino a elektron. Střední období jeho poločas rozpadu je 12 minut. Hmotnostní číslo je celkový počet protonů a neutronů uvnitř jádra atomu. Pokusíme se přijít na to, jak najít protony, neutrony a elektrony v iontu? Pokud atom během chemické interakce s jiným prvkem získá kladný oxidační stav, pak se počet protonů a neutronů v něm nemění, pouze ubývá elektronů.
Závěr
Existovalo několik teorií o struktuře atomu, ale žádná z nich nebyla životaschopná. Před verzí vytvořenou Rutherfordem neexistovalo žádné podrobné vysvětlení umístění protonů a neutronů uvnitř jádra, stejně jako rotace elektronů na kruhových drahách. Po vzniku teorie planetární struktury atomu měli vědci možnost nejen určit počet elementárních částic v atomu, ale také předpovědět fyzikální a chemické vlastnosti konkrétního chemického prvku.
Všechna fyzická těla přírody jsou postavena z typu hmoty zvaného hmota. Látky se dělí na dvě hlavní skupiny – jednoduché a složité látky.
Složité látky jsou takové látky, které lze chemickými reakcemi rozložit na jiné, jednodušší látky. Na rozdíl od komplexních jednoduché látky se nazývají takové, které nelze chemicky rozložit na ještě jednodušší látky.
Příkladem komplexní látky je voda, která tím chemická reakce lze rozložit na dvě další, jednodušší látky – vodík a kyslík. Pokud jde o poslední dvě, nelze je již chemicky rozložit na jednodušší látky, a jsou tedy jednoduchými látkami, nebo jinými slovy, chemickými prvky.
V první polovině 19. století existoval ve vědě předpoklad, že chemické prvky jsou neměnné látky, které nemají obecná komunikace spolu. Ruský vědec D.I. Mendělejev (1834 - 1907) však poprvé v roce 1869 odhalil spojení chemických prvků a ukázal, že kvalitativní charakteristiky každého z nich závisí na jeho kvantitativních charakteristikách - atomové hmotnosti.
Při studiu vlastností chemických prvků si D.I. Mendělejev všiml, že jejich vlastnosti se periodicky opakují v závislosti na jejich atomové hmotnosti. Tuto periodicitu zobrazil ve formě tabulky, která byla ve vědě zahrnuta pod názvem „Mendělejevova periodická tabulka prvků“.
Níže je Mendělejevova moderní periodická tabulka chemických prvků.
atomy
Podle moderních koncepcí vědy se každý chemický prvek skládá ze souboru drobných hmotných (materiálových) částic zvaných atomy.
Atom je nejmenší zlomek chemického prvku, který již nelze chemicky rozložit na jiné, menší a jednodušší hmotné částice.
Atomy chemických prvků, které jsou svou povahou odlišné, se od sebe liší svými fyzikálními a chemickými vlastnostmi, strukturou, velikostí, hmotností, atomovou hmotností, vlastní energií a některými dalšími vlastnostmi. Například atom vodíku se svými vlastnostmi a strukturou výrazně liší od atomu kyslíku a druhý od atomu uranu atd.
Bylo zjištěno, že atomy chemických prvků jsou extrémně malé velikosti. Pokud konvenčně předpokládáme, že atomy mají kulový tvar, pak by se jejich průměry měly rovnat sto milióntinám centimetru. Například průměr atomu vodíku - nejmenšího atomu v přírodě - se rovná sto miliontin centimetru (10-8 cm) a průměr největších atomů, například atomu uranu, nepřesahuje tři sta miliontin centimetru (3 10 -8 cm). V důsledku toho je atom vodíku tolikrát menší než koule o poloměru jednoho centimetru, jako je koule menší než zeměkoule.
V souladu s velmi malou velikostí atomů je jejich hmotnost také velmi malá. Například hmotnost atomu vodíku je m = 1,67 10 -24 g To znamená, že jeden gram vodíku obsahuje přibližně 6 10 23 atomů.
Konvenční měrnou jednotkou pro atomové hmotnosti chemických prvků je 1/16 hmotnosti atomu kyslíku. V souladu s touto atomovou hmotností chemického prvku se nazývá abstraktní číslo, které ukazuje, kolikrát je hmotnost daného chemického prvku je větší než 1/16 hmotnosti atomu kyslíku.
Periodická tabulka prvků od D.I. Mendělejeva ukazuje atomové hmotnosti všech chemických prvků (viz číslo umístěné pod názvem prvku). Z této tabulky vidíme, že nejlehčím atomem je atom vodíku, který má atomovou hmotnost 1,008. Atomová hmotnost uhlíku je 12, kyslíku je 16 atd.
Pokud jde o těžší chemické prvky, jejich atomová hmotnost přesahuje atomovou hmotnost vodíku více než dvěstěkrát. Atomová hmotnost rtuti je tedy 200,6, radia 226 atd. Čím vyšší je pořadí čísel, které chemický prvek zaujímá v periodické tabulce prvků, tím větší je atomová hmotnost.
Většina atomových hmotností chemických prvků je vyjádřena zlomková čísla. To je do jisté míry vysvětleno skutečností, že takové chemické prvky se skládají ze souboru mnoha typů atomů, které mají různé atomové hmotnosti, ale stejné chemické vlastnosti.
Chemické prvky, které zaujímají stejné číslo v periodické tabulce prvků, a proto mají stejné chemické vlastnosti, ale různé atomové hmotnosti, se nazývají izotopy.
Izotopy se nacházejí ve většině chemických prvků, má dva izotopy, vápník - čtyři, zinek - pět, cín - jedenáct atd. Mnoho izotopů se získává uměním, některé z nich mají velký praktický význam.
Elementární částice hmoty
Dlouhou dobu se věřilo, že atomy chemických prvků jsou limitem dělitelnosti hmoty, tedy jako elementární „stavební kameny“ vesmíru. Moderní věda odmítl tuto hypotézu a zjistil, že atom jakéhokoli chemického prvku je souborem ještě menších hmotných částic než atom sám.
Podle elektronické teorie struktury hmoty je atom jakéhokoli chemického prvku systém skládající se z centrálního jádra, kolem kterého rotují „elementární“ hmotné částice zvané elektrony. Jádra atomů se podle obecně uznávaných názorů skládají ze souboru „elementárních“ hmotných částic - protonů a neutronů.
Pro pochopení stavby atomů a fyzikálních a chemických dějů v nich je třeba se alespoň krátce seznámit se základními charakteristikami elementárních částic, ze kterých se atomy skládají.
To se rozhodlo elektron je hmotná částice, která má nejmenší záporný elektrický náboj pozorovaný v přírodě.
Pokud konvenčně předpokládáme, že elektron jako částice má kulový tvar, pak by měl být průměr elektronu roven 4 · 10-13 cm, to znamená, že je desetitisíckrát menší než průměr kteréhokoli atomu.
Elektron, stejně jako každá jiná hmotná částice, má hmotnost. „Klidová hmotnost“ elektronu, tedy hmotnost, kterou má ve stavu relativního klidu, je rovna m o = 9,1 10 -28 g.
Extrémně malá „klidová hmotnost“ elektronu naznačuje, že inertní vlastnosti elektronu jsou extrémně slabé, což znamená, že elektron může pod vlivem proměnlivé elektrické síly oscilovat v prostoru s frekvencí mnoha miliard cyklů za sekundu. druhý.
Hmotnost elektronu je tak malá, že k získání jednoho gramu elektronů by bylo potřeba vzít 1027 jednotek. Mít o tom alespoň nějakou fyzickou představu je kolosální velké číslo, uveďme příklad. Pokud by se podařilo umístit jeden gram elektronů v přímce blízko sebe, vytvořily by řetězec dlouhý čtyři miliardy kilometrů.
Hmotnost elektronu, stejně jako každé jiné hmotné mikročástice, závisí na rychlosti jeho pohybu. Elektron, který je ve stavu relativního klidu, má „klidovou hmotnost“, která je mechanické povahy, jako hmotnost jakéhokoli fyzického těla. Pokud jde o „hmotnost pohybu“ elektronu, která se zvyšuje s rostoucí rychlostí jeho pohybu, je elektromagnetického původu. Je to kvůli přítomnosti pohybujícího se elektronu elektromagnetické pole jako nějaký druh hmoty s hmotou a elektromagnetickou energií.
Čím rychleji se elektron pohybuje, tím více se projevují inerciální vlastnosti jeho elektromagnetického pole, a tím větší je jeho hmotnost, a tedy i jeho elektromagnetická energie. Protože elektron se svým elektromagnetickým polem tvoří jediný, organicky spojený materiálový systém, pak je přirozené, že hmotnost pohybu elektromagnetického pole elektronu lze přímo připsat samotnému elektronu.
Elektron má kromě vlastností částice také vlnové vlastnosti. Zkušenosti prokázaly, že tok elektronů se šíří jako tok světla ve formě vlnovitého pohybu. Charakter vlnění toku elektronů v prostoru potvrzují jevy interference a difrakce elektronových vln.
Elektronová interference- jedná se o fenomén překrývání elektronických závětí na sebe a elektronová difrakce- jedná se o jev ohýbání elektronových vln kolem okrajů úzké mezery, kterou prochází tok elektronů. V důsledku toho elektron není jen částice, ale „částicová vlna“, jejíž délka závisí na hmotnosti a rychlosti elektronu.
Bylo zjištěno, že elektron kromě svého translačního pohybu také vykonává rotační pohyb kolem své osy. Tento typ pohybu elektronů se nazývá „spin“ (od anglické slovo"točit" - vřeteno). V důsledku takového pohybu elektron kromě elektrických vlastností díky elektrickému náboji také získává magnetické vlastnosti, připomínající v tomto ohledu elementární magnet.
Proton je hmotná částice, která má kladný elektrický náboj rovný v absolutní hodnotě elektrickému náboji elektronu.
Hmotnost protonu je 1,67 · 10-24 g, což je přibližně 1840násobek „klidové hmotnosti“ elektronu.
Na rozdíl od elektronu a protonu, neutron nemá elektrický náboj, tj. je to elektricky neutrální „elementární“ částice hmoty. Hmotnost neutronu je téměř stejná jako hmotnost protonu.
Elektrony, protony a neutrony, které jsou součástí atomů, na sebe vzájemně působí. Zejména elektrony a protony jsou vzájemně přitahovány jako částice s opačnými elektrickými náboji. Současně se elektron z elektronu a proton z protonu odpuzují jako částice se stejnými elektrickými náboji.
K interakci všech těchto elektricky nabitých částic dochází prostřednictvím jejich elektrických polí. Tato pole představují zvláštní typ hmoty, sestávající ze souboru elementárních hmotných částic nazývaných fotony. Každý foton má přesně definované množství energie, které je v něm vlastní (energetické kvantum).
Interakce elektricky nabitých částic materiálu se uskutečňuje vzájemnou výměnou fotonů. Obvykle se nazývá síla interakce mezi elektricky nabitými částicemi elektrická síla.
Neutrony a protony nacházející se v jádrech atomů také vzájemně interagují. Tato interakce se však již neprovádí prostřednictvím elektrického pole, protože neutron je elektricky neutrální částice hmoty, ale prostřednictvím tzv. jaderného pole.
Toto pole je také zvláštním typem hmoty, skládající se ze souboru elementárních hmotných částic zvaných mezony. Interakce neutronů a protonů se provádí vzájemnou výměnou mezonů. Síla mezi neutrony a protony, které se vzájemně ovlivňují, se nazývá jaderná síla.
To se rozhodlo jaderné síly působí v jádrech atomů na extrémně malé vzdálenosti - přibližně 10 - 13 cm.Jaderné síly svou velikostí výrazně převyšují elektrické síly vzájemného odpuzování protonů v jádře atomu. To vede k tomu, že jsou schopny nejen překonávat síly vzájemného odpuzování protonů uvnitř jader atomů, ale také vytvářet velmi silné systémy jader z kombinace protonů a neutronů.
Stabilita jádra každého atomu závisí na vztahu dvou protichůdných sil – jaderné (vzájemná přitažlivost protonů a neutronů) a elektrické (vzájemné odpuzování protonů).
Výkonné jaderné síly působící v jádrech atomů přispívají k vzájemné přeměně neutronů a protonů. Tyto vzájemné přeměny neutronů a protonů se provádějí v důsledku uvolnění nebo absorpce lehčích elementárních částic, jako jsou mezony.
Částice, které jsme uvažovali, se nazývají elementární, protože se neskládají ze souboru jiných, jednodušších částic hmoty. Zároveň však nesmíme zapomínat na to, že se dokážou vzájemně proměňovat, vznikají na úkor toho druhého. Tyto částice jsou tedy nějaké složité útvary, tj. jejich elementarita je podmíněná.
Chemická struktura atomů
Nejjednodušší atom ve své struktuře je atom vodíku. Skládá se ze souboru pouze dvou elementárních částic – protonu a elektronu. Proton v systému atomů vodíku hraje roli centrálního jádra, kolem kterého elektron rotuje po určité dráze. Na Obr. Obrázek 1 schematicky ukazuje model atomu vodíku.
Rýže. 1. Schéma struktury atomu vodíku
Tento model je pouze hrubým přiblížením skutečnosti. Faktem je, že elektron jako „částicová vlna“ nemá objem ostře ohraničený od vnějšího prostředí. To znamená, že bychom neměli mluvit o nějaké přesné lineární dráze elektronu, ale o jakémsi elektronovém mraku. V tomto případě elektron nejčastěji nějaké zabírá střední čára oblaku, což je jedna z jeho možných drah v atomu.
Je třeba říci, že dráha samotného elektronu není v atomu striktně neměnná a nehybná - i ona vlivem změn hmotnosti elektronu prochází určitým rotačním pohybem. V důsledku toho je pohyb elektronu v atomu poměrně složitý. Protože jádro atomu vodíku (proton) a elektron rotující kolem něj mají opačné elektrické náboje, vzájemně se přitahují.
Současně elektron, rotující kolem jádra atomu, vyvíjí odstředivou sílu, která má tendenci jej z jádra odstranit. V důsledku toho jsou elektrická síla vzájemné přitažlivosti mezi jádrem atomu a elektronem a odstředivá síla působící na elektron protichůdné síly.
V rovnováze jejich elektron zaujímá relativně stabilní polohu na určité dráze v atomu. Protože hmotnost elektronu je velmi malá, aby se vyrovnala přitažlivá síla k jádru atomu, musí se otáčet obrovskou rychlostí, rovnající se přibližně 6 10 15 otáčkám za sekundu. To znamená, že elektron v systému atomu vodíku se jako každý jiný atom pohybuje po své dráze lineární rychlostí přesahující tisíc kilometrů za sekundu.
V normální podmínky Elektron rotuje v atomu svého druhu na dráze nejblíže k jádru. Zároveň má minimální možné množství energie. Pokud se z toho či onoho důvodu například vlivem nějakých jiných hmotných částic, které napadly atomový systém, elektron přesune na oběžnou dráhu vzdálenější od atomu, pak už bude mít o něco větší množství energie.
Na této nové dráze však elektron setrvá nevýznamně krátkou dobu, po které se opět otočí na dráhu nejblíže atomovému jádru. Při tomto pohybu vydává svou přebytečnou energii ve formě kvanta elektrického magnetického záření – zářivé energie (obr. 2).
Rýže. 2. Elektron při pohybu ze vzdálené dráhy na dráhu blíže k jádru atomu vyzařuje kvantum zářivé energie
Čím více energie elektron přijme zvenčí, tím vzdálenější dráhu se pohybuje od jádra atomu a tím větší množství elektromagnetické energie vyzařuje, když rotuje na dráhu nejblíže jádru.
Měřením množství energie emitované elektronem při přechodu z různých drah na dráhu nejblíže k jádru atomu bylo možné stanovit, že elektron v systému atomu vodíku, stejně jako v systému jakéhokoli jiného atom, se může pohybovat nikoli na libovolnou dráhu, ale na přesně definovanou v souladu s energií, kterou dostává pod vlivem vnější síly. Dráhy, které může elektron obsadit v atomu, se nazývají povolené dráhy.
Protože kladný náboj jádra atomu vodíku (protonový náboj) a záporný náboj elektronu jsou číselně stejné, je jejich celkový náboj nulový. To znamená, že atom vodíku je ve svém normálním stavu elektricky neutrální částice.
To platí pro atomy všech chemických prvků: atom jakéhokoli chemického prvku v normálním stavu je elektricky neutrální částice díky číselné rovnosti jeho kladných a záporných nábojů.
Protože jádro atomu vodíku obsahuje pouze jednu „elementární“ částici – proton, je tzv. hmotnostní číslo tohoto jádra rovno jedné. Hmotnostní číslo jádra atomu libovolného chemického prvku se nazývá celkový počet protony a neutrony, které tvoří toto jádro.
Přírodní vodík sestává hlavně ze souboru atomů s hmotnostním číslem rovným jedné. Obsahuje však také jiný typ atomů vodíku s hmotnostním číslem rovným dvěma. Jádra atomů tohoto těžkého vodíku, nazývaná deuterony, se skládají ze dvou částic – protonu a neutronu. Tento izotop vodíku se nazývá deuterium.
Přírodní vodík obsahuje velmi malé množství deuteria. Na každých šest tisíc atomů lehkého vodíku (hmotnostní číslo rovné jedné) připadá pouze jeden atom deuteria (těžký vodík). Existuje další izotop vodíku – supertěžký vodík, nazývaný tritium. V jádrech atomu tohoto izotopu vodíku jsou tři částice: proton a dva neutrony, vzájemně vázané jadernými silami. Hmotnostní číslo jádra atomu tritia je tři, tj. atom tritia je třikrát těžší než lehký atom vodíku.
Přestože atomy izotopů vodíku mají různé hmotnosti, stále mají stejné chemické vlastnosti, například lehký vodík chemická reakce s kyslíkem tvoří s ním složitou látku – vodu. Podobně isotop vodíku, deuterium, se spojuje s kyslíkem za vzniku vody, která se na rozdíl od obyčejné vody nazývá těžká voda. Těžká voda je široce používána v procesu výroby jaderné (jaderné) energie.
V důsledku toho chemické vlastnosti atomů nezávisí na hmotnosti jejich jader, ale pouze na struktuře elektronového obalu atomu. Protože atomy lehkého vodíku, deuteria a tritia mají stejný počet elektronů (jeden pro každý atom), mají tyto izotopy stejné chemické vlastnosti.
Není náhodou, že chemický prvek vodík zaujímá první číslo v periodické tabulce prvků. Faktem je, že existuje určitá souvislost mezi počtem jakéhokoli prvku v periodické tabulce prvků a hodnotou náboje jádra atomu tohoto prvku. Lze to formulovat takto: pořadové číslo libovolného chemického prvku v periodické tabulce prvků se číselně rovná kladnému náboji jádra tohoto prvku a v důsledku toho počtu elektronů rotujících kolem něj.
Protože vodík zaujímá první číslo v periodické tabulce prvků, znamená to, že kladný náboj jádra jeho atomu je roven jedné a že kolem jádra rotuje jeden elektron.
Chemický prvek helium zaujímá v periodické tabulce prvků číslo dvě. To znamená, že má kladný elektrický náboj jádra rovný dvěma jednotkám, to znamená, že jeho jádro musí obsahovat dva protony a elektronový obal atomu musí obsahovat dvě elektrody.
Přírodní helium se skládá ze dvou izotopů – těžkého a lehkého helia. Hmotnostní číslo těžkého helia je čtyři. To znamená, že jádro těžkého atomu helia musí kromě výše zmíněných dvou protonů obsahovat ještě dva neutrony. Pokud jde o lehké helium, jeho hmotnostní číslo je tři, to znamená, že jeho jádro musí kromě dvou protonů obsahovat ještě jeden neutron.
Bylo zjištěno, že v přírodním heliu je počet atomů lehkého helia přibližně jedna miliontina atomů těžkého helia. Na Obr. Obrázek 3 ukazuje schematický model atomu helia.
Rýže. 3. Schéma struktury atomu helia
K další složitosti struktury atomů chemických prvků dochází v důsledku nárůstu počtu protonů a neutronů v jádrech těchto atomů a současně v důsledku nárůstu počtu elektronů rotujících kolem jader (obr. 4). ). Využívat periodický systém prvků, je snadné určit počet elektronů, protonů a neutronů, které tvoří různé atomy.
Rýže. 4. Schémata struktury atomových jader: 1 - helium, 2 - uhlík, 3 - kyslík
Atomové číslo chemického prvku se rovná počtu protonů umístěných v jádře atomu a zároveň počtu elektronů rotujících kolem jádra. Pokud jde o atomovou hmotnost, je přibližně rovna hmotnostnímu číslu atomu, tj. počtu protonů a neutronů spojených v jádře. Proto odečtením od atomové hmotnosti prvku číslo rovné sériové číslo prvku, můžete určit, kolik neutronů je obsaženo v daném jádře.
Bylo zjištěno, že jádra lehkých chemických prvků, která obsahují stejné části protonů a neutronů, se vyznačují velmi vysokou pevností, protože jaderné síly v nich jsou relativně velké. Například jádro těžkého atomu helia je extrémně silné, protože se skládá ze dvou protonů a dvou neutronů spojených dohromady silnými jadernými silami.
Jádra atomů těžších chemických prvků obsahují nestejný počet protonů a neutronů, proto je jejich vazba v jádře slabší než v jádrech lehkých chemických prvků. Jádra těchto prvků lze poměrně snadno rozštěpit při bombardování atomovými „projektily“ (neutrony, jádra helia atd.).
U nejtěžších chemických prvků, zejména radioaktivních, jsou jejich jádra tak slabá, že se samovolně rozpadají na jednotlivé složky. Například atomy radioaktivního prvku radia, složeného z kombinace 88 protonů a 138 neutronů, se samovolně rozpadají a mění se na atomy radioaktivního prvku radonu. Atomy posledně jmenovaných se zase rozpadají na své součásti a mění se na atomy jiných prvků.
Poté, co jsme se krátce seznámili se složkami jader atomů chemických prvků, uvažujme o struktuře elektronových obalů atomů. Jak je známo, elektrony mohou rotovat kolem atomových jader pouze po přesně definovaných drahách. Navíc jsou tak seskupeny v elektronovém obalu každého atomu, že lze rozlišit jednotlivé vrstvy elektronů.
Každá vrstva může obsahovat takový počet elektronů, který nepřesahuje přesně definovaný počet. Takže například v první elektronové vrstvě nejblíže k jádru atomu mohou být maximálně dva elektrony, ve druhé - ne více než osm elektronů atd.
Ty atomy, jejichž vnější elektronové vrstvy jsou zcela vyplněny, mají nejstabilnější elektronový obal. To znamená, že tento atom pevně drží všechny své elektrony a nepotřebuje přijímat další množství zvenčí. Například atom helia má dva elektrony, které zcela vyplňují první elektronovou vrstvu, a atom neonu má deset elektronů, z nichž první dva zcela vyplňují první elektronovou vrstvu a zbytek - druhý (obr. 5).
Rýže. 5. Schéma struktury atomu neonu
V důsledku toho mají atomy helia a neonu zcela stabilní elektronické obaly a nesnaží se je nějak kvantitativně modifikovat. Takové prvky jsou chemicky inertní, to znamená, že chemicky neinteragují s jinými prvky.
Většina chemických prvků má však atomy, ve kterých nejsou vnější elektronové vrstvy zcela vyplněny elektrony. Například atom draslíku má devatenáct elektronů, z nichž osmnáct zcela vyplňuje první tři vrstvy a devatenáctý elektron je sám v další, nevyplněné elektronové vrstvě. Slabé zaplnění čtvrté elektronové vrstvy elektrony vede k tomu, že jádro atomu velmi slabě drží nejvzdálenější elektron, devatenáctý elektron, a proto lze tento z atomu snadno vytrhnout. .
Nebo například atom kyslíku má osm elektronů, z nichž dva zcela vyplňují první vrstvu a zbývajících šest se nachází ve druhé vrstvě. Ke kompletnímu dokončení konstrukce druhé elektronové vrstvy v atomu kyslíku tedy potřebuje pouze dva elektrony. Proto atom kyslíku nejen pevně drží svých šest elektronů ve druhé vrstvě, ale má také schopnost přitahovat dva elektrony, které mu chybí k naplnění jeho druhé elektronové vrstvy. Toho dosáhne tím chemická sloučenina s atomy prvků, ve kterých jsou vnější elektrony slabě vázány na jejich jádra.
Chemické prvky, jejichž atomy nemají vnější elektronové vrstvy zcela naplněné elektrony, jsou zpravidla chemicky aktivní, to znamená, že snadno vstupují do chemických interakcí.
Elektrony v atomech chemických prvků jsou tedy uspořádány v přesně definovaném pořadí a jakákoli změna v jejich prostorovém uspořádání nebo množství v elektronovém obalu atomu vede ke změně fyzikálně-chemických vlastností atomu.
Rovnost počtu elektronů a protonů v atomovém systému je důvodem, že jeho celkový elektrický náboj je nulový. Pokud je rovnost počtu elektronů a protonů v atomovém systému narušena, pak se atom stává elektricky nabitým systémem.
Atom, v jehož soustavě je narušena rovnováha opačných elektrických nábojů v důsledku toho, že ztratil některé své elektrony nebo jich naopak získal přebytečné množství, se nazývá iont.
Naopak, pokud atom získá nějaké elektrony navíc, stane se negativním iontem. Například atom chloru, který získá jeden elektron navíc, se nabije jednou. záporný iont chlor Cl - . Atom kyslíku, který přijal další dva elektrony, se změní na dvojitě nabitý záporný kyslíkový iont O atd.
Atom, který se proměnil v iont, se stává vnější prostředí elektricky nabitý systém. A to znamená, že atom začal vlastnit elektrické pole, s nímž tvoří jednotný hmotný systém a prostřednictvím tohoto pole vykonává elektrická interakce s jinými elektricky nabitými částicemi hmoty - ionty, elektrony, kladně nabitými atomovými jádry atp.
Schopnost na rozdíl od iontů se vzájemně přitahovat je důvodem, že se chemicky spojují a vytvářejí složitější částice hmoty - molekuly.
Na závěr je třeba poznamenat, že rozměry atomu jsou velmi velké ve srovnání s rozměry hmotných částic, ze kterých jsou složeny. Jádro nejsložitějšího atomu spolu se všemi elektrony zaujímá miliardtinu objemu atomu. Jednoduchý výpočet ukazuje, že pokud by se dal jeden krychlový metr platiny stlačit tak těsně, že by zmizely vnitroatomové a meziatomové prostory, pak by se objem rovnal přibližně jednomu krychlovému milimetru.
Úvod
V současnosti existující teorie atomové struktury neodpovídá na mnoho otázek, které vyvstávají během různých praktických a experimentálních prací. Zejména ještě nebyla stanovena fyzikální podstata elektrického odporu. Hledání vysokoteplotní supravodivosti může být úspěšné pouze tehdy, když znáte podstatu elektrického odporu. Když znáte strukturu atomu, můžete pochopit podstatu elektrického odporu. Uvažujme strukturu atomu s přihlédnutím ke známým vlastnostem nábojů a magnetických polí. Planetární model atomu navržený Rutherfordem je nejblíže realitě a odpovídá experimentálním datům. Tento model však odpovídá pouze atomu vodíku.
KAPITOLA PRVNÍ
PROTON A ELEKTRON
1. VODÍK
Vodík je nejmenší z atomů, takže jeho atom musí obsahovat stabilní bázi jak atomu vodíku, tak zbývajících atomů. Atom vodíku má proton a elektron, přičemž elektron rotuje kolem protonu. Předpokládá se, že náboje elektronu a protonu jsou jednotkové náboje, tj. minimální. Myšlenku elektronu jako vírového prstence s proměnným poloměrem představil V.F. Mitkevich (L. 1). Následné práce Wu a některých dalších fyziků ukázaly, že elektron se chová jako rotující vírový prstenec, jehož rotace směřuje podél osy jeho pohybu, tedy experimentálně byla potvrzena skutečnost, že elektron je vírový prstenec. V klidu elektron rotující kolem své osy nevytváří magnetická pole. Pouze při pohybu vytváří elektron magnetické siločáry.
Pokud je náboj protonu rozložen po povrchu, pak se bude rotovat společně s protonem pouze kolem své vlastní osy. V tomto případě, jako u elektronu, náboj protonu nevytvoří magnetické pole.
Experimentálně bylo zjištěno, že proton má magnetické pole. Aby měl proton magnetické pole, musí být jeho náboj ve formě skvrny na jeho povrchu. V tomto případě, když se proton otáčí, jeho náboj se bude pohybovat po kruhu, tj. bude mít lineární rychlost, která je nezbytná k získání magnetického pole protonu.
Kromě elektronu existuje ještě pozitron, který se od elektronu liší pouze tím, že jeho náboj je kladný, to znamená, že náboj pozitronu je znaménkem i velikostí roven náboji protonu. Jinými slovy, kladný náboj protonu je pozitron, ale pozitron je antičástice elektronu, a proto je to vírový prstenec, který se nemůže rozšířit po celém povrchu protonu. Náboj protonu je tedy pozitron.
Při pohybu elektronu se záporným nábojem musí být pozitron protonu vlivem Coulombových sil na povrchu protonu v minimální vzdálenosti od elektronu (obr. 1). Vznikne tak dvojice opačných nábojů, vzájemně propojených maximální Coulombovou silou. Právě proto, že náboj protonu je pozitron, je jeho náboj roven elektronu v absolutní hodnotě. Když celý náboj protonu interaguje s nábojem elektronu, pak neexistuje žádný „extra“ náboj protonu, který by vytvářel elektrické odpudivé síly mezi protony.
Když se elektron pohybuje kolem protonu ve směru znázorněném na obr. 1, kladný náboj se pohybuje synchronně s ním v důsledku Coulombovy síly. Kolem sebe se tvoří pohyblivé náboje magnetické pole(Obr. 1). V tomto případě se kolem elektronu vytvoří magnetické pole proti směru hodinových ručiček a kolem pozitronu se vytvoří magnetické pole ve směru hodinových ručiček. Výsledkem je, že se mezi náboji vytvoří celkové pole ze dvou nábojů, které zabrání „pádu“ elektronu na proton.
Na všech obrázcích jsou protony a neutrony znázorněny jako koule pro zjednodušení ilustrace. Ve skutečnosti by měly být ve formě toroidních vírových útvarů éteru (L. 3).
Atom vodíku tedy vypadá jako na obr. 2 A). Tvar magnetického pole atomu odpovídá magnetu torusovitého tvaru s magnetizací podél osy rotace nábojů (obr. 2 b).
Již v roce 1820 Ampere objevil interakci proudů - přitahování paralelních vodičů s proudem tekoucím stejným směrem. Později bylo experimentálně zjištěno, že stejnojmenné elektrické náboje pohybující se stejným směrem se k sobě přitahují (L. 2).
Efekt sevření také naznačuje, že náboje by se měly k sobě přibližovat, tj. přitahovat se. Pinch effect je efekt samokontrakce výboje, vlastnost kanálu elektrického proudu ve stlačitelném vodivém médiu zmenšit svůj průřez vlivem vlastního magnetického pole generovaného samotným proudem (L. 4).
Protože elektřina- jakýkoli uspořádaný pohyb elektrických nábojů v prostoru, pak trajektorie elektronů a pozitronů a protonů jsou proudové kanály, které se k sobě mohou přibližovat vlivem magnetického pole generovaného samotnými náboji.
V důsledku toho, když se dva atomy vodíku spojí do molekuly, stejnojmenné náboje se spojí do párů a budou dále rotovat ve stejném směru, ale mezi protony, což povede ke sjednocení jejich polí.
K přiblížení elektronů a protonů dochází až do okamžiku, kdy se síla odpuzování podobných nábojů rovná síle přitahující náboje k sobě z dvojitého magnetického pole.
Na Obr. 3 a), b), A PROTI) ukazuje interakci elektronových a protonových nábojů atomů vodíku, když se spojí a vytvoří molekulu vodíku.
Na Obr. Obrázek 4 ukazuje molekulu vodíku s magnetickými siločárami tvořenými generátory pole dvou atomů vodíku. To znamená, že molekula vodíku má jeden generátor duálního pole a jeden společný magnetický tok, 2x větší.
Podívali jsme se na to, jak se vodík spojuje do molekuly, ale molekula vodíku nereaguje s jinými prvky ani po smíchání s kyslíkem.
Nyní se podívejme, jak se molekula vodíku dělí na atomy (obr. 5). Když molekula vodíku interaguje s elektromagnetická vlna elektron získá další energii a tím se elektrony přesunou na orbitální trajektorie (obr. 5 G).
Dnes jsou známy supravodiče, které mají nulový elektrický odpor. Tyto vodiče jsou vyrobeny z atomů a mohou být supravodiče pouze tehdy, jsou-li jejich atomy supravodiče, tedy proton. Levitace supravodiče nad permanentním magnetem je již dlouho známá, způsobená indukcí proudu v něm permanentním magnetem, jehož magnetické pole směřuje k poli permanentního magnetu. Když je vnější pole odstraněno ze supravodiče, proud v něm zmizí. Interakce protonů s elektromagnetickou vlnou vede k indukci vířivých proudů na jejich povrchu. Protože jsou protony umístěny vedle sebe, vířivé proudy směřují magnetická pole k sobě, čímž se proudy a jejich pole zvětšují, dokud se molekula vodíku nerozbije na atomy (obr. 5 G).
Uvolňování elektronů do orbitálních trajektorií a vznik proudů, které rozbíjejí molekulu, nastávají současně. Když atomy vodíku odletí od sebe, vířivé proudy zmizí a elektrony zůstanou na orbitálních trajektoriích.
Na základě známých fyzikálních efektů jsme tedy získali model atomu vodíku. kde:
1. Kladný a záporný náboj v atomu slouží k vytváření magnetických siločar, které, jak je známo z klasické fyziky, vznikají pouze při pohybu nábojů. Magnetické siločáry určují všechny intraatomické, meziatomové a molekulární vazby.
2. Celý kladný náboj protonu - pozitron - interaguje s nábojem elektronu, vytváří maximální Coulombovu přitažlivou sílu pro elektron a rovnost nábojů v absolutní hodnotě vylučuje, aby proton měl odpudivé síly pro sousední protony.
3. Atom vodíku je v praxi proton-elektronový magnetický generátor (PEMG), který funguje pouze tehdy, když jsou proton a elektron spolu, tj. pár proton-elektron musí být vždy spolu.
4. Při vzniku molekuly vodíku elektrony se párují a rotují spolu mezi atomy, vytváří společné magnetické pole, které je udržuje v páru. Protonové pozitrony se také párují pod vlivem jejich magnetických polí a přitáhnout k sobě protony, čímž vznikne molekula vodíku nebo jakákoli jiná molekula. Párové kladné náboje jsou hlavní určující silou v molekulární vazbě, protože pozitrony jsou přímo spojeny s protony a jsou od protonů neoddělitelné.
5. Molekulární vazby všech prvků se vyskytují podobným způsobem. Spojení atomů do molekul jiných prvků zajišťují valenční protony se svými elektrony, tj. valenční elektrony se podílejí jak na spojování atomů do molekul, tak na rušení molekulárních vazeb. Každé spojení atomů do molekuly tedy zajišťuje jeden proton-elektronový valenční pár (VPEP) z každého atomu na molekulární vazbu. VPES se vždy skládají z protonu a elektronu.
6. Při přerušení molekulární vazby hlavní role elektron hraje, protože při vstupu na orbitální trajektorii kolem svého protonu vytáhne pozitron protonu z páru umístěného mezi protony k „rovníku“ protonu, čímž zajistí přerušení molekulární vazby.
7. Když se vytvoří molekula vodíku a molekuly dalších prvků, vznikne dvojitý PEMG.