מבנה החומר

כל חומר בנוי אטומים, חלקיקים קטנים שניתן לראות רק במיקרוסקופ, אך לא את כולם. בתוך האטום ישנו גרעין שבו נמצאים חלקיקים קטנים יותר, פרוטונים ונייטרונים. מסביב לגרעין נמצא ריק שבו מסתובבים אלקטרונים.

את המבנה הזה גילו בהדרגה במשך הרבה שנים. ביוון העתיקה גילו את האטום, ביוונית משמעות המילה "אטום" היא בלתי מחולק. הם חשבו שזוהי הלבנה הכי קטנה ממנה בנוי חומר. רק במאה ה-19 התחילו מדענים לגלות דברים אחרים על האטום. בהתחלה מדען אנגלי בשם טומסון הציע מודל אטום ראשון, אשר נקרא "עוגת הצימוקים". טומסון הניח שאטום בנוי מחומר , שבו תקועים אלקטרונים כמו צימוקים בעוגה.

כבר בהתחלת המאה העשרים גילה המדען האנגלי רתרפורד שרוב נפח האטום הוא ריק. במרכז נמצא גרעין קטנטן. בתוך הגרעין נמצאים פרוטונים וניוטרונים. מסביב לגרעין בתוך הריק מסתובבים אלקטרונים.

רגע, איך גילו מי זה חיובי ומי – שלילי? קבעו שרירותית את מטען האלקטרון שלילי, וכתצאה מכך, מטען הפרוטון הפוך, לכן חיובי. הניוטרון הוא נייטראלי. רוב נפח האטום הוא ריק. דומה למערכת השמש?!

נחשו איפה מערכת השמש ואיפה האטום? האטום שומר על תכונות החומר. לכל חומר יש מספר אלקטרונים ופרוטונים שווה, אך שונה מחומר אחר. לדוגמה, למימן יש פרוטון 1 ואלקטרון 1. לברזל יש 26 פרוטונים ו- 26 אלקטרונים. המספר הזה רשום בטבלת היסודות של מנדלייב. מדען רוסי בשם מנדלייב חקר הרבה שנים את החומרים, ואז פעם ראה בחלום את החומרים מסודרים בטבלה אשר נקראה על שמו. בטבלה ליד כל חומר רשום מספר סידורי שזהו מספר אלקטרונים (-) והוא גם מספר פרוטונים (+). מעניין שבזמנו הרבה יסודות עוד לא התגלו. אך כאשר גילו חומרים חדשים, הם התאימו בדיוק למשבצות הריקות בטבלה.

מספר הניוטרונים יכול להיות שונה לאותו חומר. איזוטופים של החומר הם בעלי מטען חשמלי שווה, זהו מספר שלהם בטבלה, אך הם בעלי מסה שונה, עקב כמות ניוטרונים שונה. לדוגמה, אורניום – 238 זהו אורניום בעל מסה 238 יחידות. אורניום-235 בעל מסה 235 יחידות, יש לו פחות 3 ניוטרונים. אורניום- 235 מאד נדיר בטבע ודווקא הוא מתאים ליצירת פצצה גרעינית. לכן לוקח הרבה זמן לבודד את אורניום-235, מה שמעקב את האירנים, ברוך השם. ישנם חומרים שהתגלו במקרה. למשל, הליום התגלה קודם בקרינת השמש, לכן קראו לו על שם אל השמש הליוס. רק אחר כך מצאו אותו בכדה"א.

לרוב החומרים יש זמן חיים של אלפי שנים. בין החומרים הרדיואקטיביים זמן החיים משתנה מאלפי שנים עד מאית שניה . מה קורה לחומר שחי שניה? הוא פולט קרינה והופך לחומר אחר.