원자는 규칙적인 비늘로 무게를 측정하기에는 너무 작기 때문에 물리학자는 질량 분석기를 사용합니다. 이 장치는 전기 및 자기장을 사용하여 원자의 질량을 결정합니다.
글쎄, 충분히 쉬워야합니까? 계량 척도에 원자를 떨어 뜨리십시오. 최대 감도와 voila를 가진 것 - 당신은 당신의 측정 값을 가지고 있습니다!
그래도 모든 죽은 피부 세포는 어떻습니까? 그들은 수조의 원자가 두껍고 손을 벗고 스케일로 펄럭이며 원자를 원자 Doppelgängers 더미에 묻습니다. 한편, 다른 대기 입자들이 촬영하여 기계를 튀어 나와서 튀어 나와서 원자에 민감한 바늘이 앞뒤로 앞뒤로 휘젓는 것을 보냅니다. 이 모든 것이 우리의 측정을 방해 할 것입니다.
전통적인 계량 척도는 질량을 너무 작게 측정 할 수 없습니다 (Photo (Credit :Pxhere)
진실. 그러나이 질문을하겠습니다… 처음에 단일 원자를 어떻게 분리 했습니까?
그것은 행성 지구와 같은 크기 일 것입니다. 그냥 미쳤어? 아 원자 입자의 크기를 스케일링하려고하면 훨씬 더 미쳤습니다!
원자의 중심에는 중성자와 양성자를 함유하는 핵이라고 불리는 가상의 영역이 있으며 외부에는 전자가 있습니다. 원자가 큰 축구 경기장의 크기로 확장된다면, 핵은 경기장의 중앙에 앉아있는 모래 한 덩어리보다 크지 않을 것입니다. 경기장의 가장자리에는 전자가 있고 나머지는 빈 공간입니다.
이제 원자의 미세한 세계에서 상쾌 해졌으므로 어떻게 육안으로 그런 작은 것을 관찰 할 수 있을까요?
그래서 어떻게해야합니까?
뉴턴은 이것도 우리를 도왔습니다. 그의 두 번째 운동 법칙 인 F =ma는 'A'는 힘이‘f’가 행동 할 때 질량‘m’을 가진 신체의 가속화입니다. 원자 측정의 기본 아이디어
질량 분석기로 알려진 기기는 실험을 수행하는 데 사용됩니다.
질량 분석기 작동 (사진 크레디트 :Eden Camp/Wikimedia Commons)
질량 분광계 작업
첫 번째 단계는 가스에서 입자 빔을 발사하여 원자로 구성된 가스를 이온화하는 것입니다. 이는 사용중인 입자 빔의 유형에 따라 전자를 원자에 추가하거나 전자의 일부를 노크하는 것입니다. 이것은 원자에 순 음성 또는 양전하 전하를 제공하고 이온을 형성합니다.
다음으로, 이들 이온은 튜브를 통과하여 전기 및 자기장 에 적용됩니다. . 이 두 분야는 이온에 힘을 발휘합니다. 전기력은 이온의 속도를 바꾸고 자기력은 경로를 구부립니다.
그런 다음 이온은 Faraday Cups 에 의해 수집됩니다 (튜브 끝에서 충전 입자를 잡기 위해 설계된 금속 컵) 튜브 끝에 컵에 부착 된 와이어에 전류가 생성됩니다. 이온의 흐름이 파라데이 컵에 닿는시기와 위치를 측정함으로써, 물리학 자들은 전기 및 자기장의 영향으로 이온의 가속과 방향을 결정할 수 있습니다.
.마지막으로, 뉴턴의 제 2 법칙을 통해 f =ma는 m =f/a로 재정렬 된 이온의 질량을 결정하기 위해 이온에 작용하는 총 힘을 나눕니다. 마찬가지로, 우리는 질량 분석기를 사용하여 전자의 질량을 결정합니다.
이제 우리는 이온과 전자의 질량을 측정 했으므로, 우리는 전자가 없거나 전자를 초과하는 원래 원자의 질량을 찾기 위해 질량을 추가하고 빼낼 수 있습니다.
질량 분석기를 사용하여 물리학 자들은 수소 원자의 질량이 1.6737236 × 10^-27 킬로그램으로 결정했습니다. 대부분의 목적으로 충분합니다.
기존 방법
"질량 분석기"의 단순성 이전에, 연구는 입자 물리학에서 여전히 수행되고 있었지만 원자에 대한 아이디어는 매우 퍼지였습니다. 그 당시, 원소를 구성한 원자의 중량은 실제 질량보다는 상대 질량 측면에서 측정되었습니다.
이탈리아 과학자 인 Amedeo Avogadro는 임의의 가스 (주어진 압력 및 온도에서)의 부피가이를 구성하는 원자 또는 분자의 수에 비례한다는 것을 깨달았습니다. 이것은 큰 돌파구였습니다. 물리학 자들은 동일한 부피의 상이한 가스의 상대적 무게를 비교하여 원자를 구성하는 원자의 상대적인 질량을 결정할 수있게 해주었다.
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원자량은 원자 질량 단위 (AMU) 측면에서 측정되었으며, 여기서 1 AMU는 탄소 -12 원자의 질량의 1/2 분의 1과 동일 하였다. 얼마 지나지 않아 Avogadro의 숫자 (6.023 × 1023)로 알려진 유명한 상수가 존재했습니다. 이 숫자는 가스의 0.012 킬로그램의 원자가있는 것만 큼 많은 기본 엔티티를 함유하는 하나의 두더지 (시스템의 물질의 양)에 존재하는 원자 또는 분자의 수를 제공한다. 이것은 전체 가스의 부피를 무게를 측정하고 Avogadro의 수로 나누어 단일 원자의 질량에 대한 대략적인 추정치를 생성하는 데 도움이되었습니다.
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