3 proton ve 8 nötron alın, kurşun altın olur, kimya yapamazsa fizikçiler yapabilir mi?
Bazı ortaokul öğrencilerinin fiziğin zor mu, kimyanın zor mu, fiziğin mi yoksa kimyanın mı önemli olduğunu tartıştığını sık sık duyuyorum. Gerçekte, fizikçilerin gözünde bu tür sorunlar yoktur, çünkü onların gözünde, modern kimya ve biyoloji uzun süredir fiziğin dallarına evrilmiştir. Yüzeyde, fizik ve kimya her ikisi de bilim dallarıdır, ancak aslında ikisi yakından ilişkilidir.Uygulamaları gerçekte oldukça farklı olsa da, aslında problem için sadece farklı başlangıç noktaları ve araştırma yönleridir. Son tahlilde, bilimin peşinde olduğu şey dünyanın kökenidir ve bu arayış, insan merakından ve keşif ruhundan kaynaklanmaktadır.
Fizikte yüzyıllar süren gelişmelerden sonra bilim adamları, tüm doğa yasalarının kütle ve enerjinin korunumu, momentumun korunumu, elektromanyetik teori, yükün korunumu, kuvvet alanının korunumu, Schrödinger denklemi, Heisenberg'in belirsizlik ilkesi ve baloncuğa dayandığını keşfettiler. Uyumsuzluk ilkesi ve entropi artışı ilkesi gibi temel ilkelerin yanı sıra, bu ilkeler dünya anlayışımızın temelini oluşturmaktadır. Bunun tersine, fizik maddenin içsel özellikleri ve neden bu özelliklere sahip olduğu ile ilgilenirken, kimya maddenin dönüşümü ve nasıl dönüştürüldüğü ile ilgilenir. İşte bir bakışta anlayabileceğiniz ilginç bir örnek.
Aslında kimyanın gelişim tarihinin fiziğinkinden çok daha uzun olduğunu biliyoruz.Eski simyacılara "kimyager" demenin çok fazla olduğunu düşünmüyorum. Eski simyacılar sıradan metalleri değerli metallere dönüştürmeye çalıştılar.Büyük bilim adamı Newton'un bir diğer kimliği de bir simyacıydı. Ayrıca garip kimyasallar yaratmak için büyücünün kazanı ve mistisizmi kullanmaya çalıştı. Kadimlerin bilgi ve koşulları sınırlı olmasına rağmen, sürekli deneyler yoluyla, bazı alaşımlar da ürettiler ve arsenik, fosfordan çinkoya kadar çeşitli kimyasal elementleri, pigmentleri ve hatta ilaçları keşfettiler. Yapı temeli.
Onları tuhaf kılan şey, ne kadar uğraşırlarsa uğraşsınlar, yine de kurşunu altına çevirmekte başarısız olmalarıdır. Açıkçası, bilginin sınırlılığından dolayı açıklayamıyorlar, ancak şimdi modern fizik bilgisini kullanarak nedenini açıklayabiliriz. Herkes hem kurşunun hem de altının kimyasal elementler olduğunu bilir ve ikisi arasındaki fark, çekirdeğin farklı bileşiminden kaynaklanır. Bir altın atomunun çekirdeği 79 proton ve 118 nötron içerirken, bir kurşun atomun çekirdeği 82 proton ve 126 nötron içerir. Bu nedenle, kurşun atomun çekirdeğinden 3 proton ve 8 nötron çıkarmanın bir yolu varsa, o zaman altın elde edebilirsiniz!
Ancak, bu kimyagerlerin asla yapamayacağı bir şey, neden? Kimyanın tanımına göre, kimyasal bir reaksiyon aslında çekirdek etrafında hareket eden elektronların yeniden düzenlenmesidir, ancak çekirdeği etkileyemez. Çünkü kütle olarak bir elektronun çekirdeğin bileşimini bozması imkansızdır ki bu, bir karınca bir fili itmeye çalışmak kadar zordur. Ek olarak, protonlar ve nötronlar yalnızca elektronlardan daha büyük değil, aynı zamanda güçlü nükleer kuvvet tarafından da kontrol edilirler.Elektromanyetik kuvvet elektronları kontrol eder ve çekirdekteki güçlü nükleer kuvvet, elektromanyetik kuvvetin gücünün yaklaşık 20.000 katıdır! Bu nedenle, kimyasal reaksiyonun ürettiği enerji, atom çekirdeğinin bileşimini bozmaya yetmiyor ve elbette kurşunu altına dönüştüremiyor.
Ancak fizikçilerin gözünde bu hiç sorun değil, çünkü yeterli sıcaklık, yoğunluk ve basınç olduğu sürece nükleer reaksiyonlar meydana gelecek ve nükleer reaksiyonlar her şeyi üretebiliyor, altından bahsetmeye gerek yok, elmas bile üretilebiliyor, insan yapımı elmaslar buna bir örnek. Aslında son tahlilde, evrenimiz ilk günlerde bir eritme potasıydı ve bir yıldız bir nükleer reaktördür.Evrendeki farklı özelliklere sahip tüm elementler bu ikisi tarafından üretilir, aslında evrendeki dört temel kuvvet birbiriyle rekabet eder. sonucu.
