Modda, elementlar va atomlar

Bir oʻylab koʻring-a, inson tanasi nimalardan tuzilgan? Tana turli xil, masalan, yurak, oʻpka va oshqozon kabi insonni harakatga keltirib turish uchun birgalikda ishlaydigan organlardan tashkil topgan, degan fikr miyangizga birinchi boʻlib kelishi mumkin. Yoki siz, yana ham aniqroq qilib, tanamiz turfa xil hujayralardan tashkil topgan, deb aytishingiz ham mumkin. Ammo eng asosiy va muhim jihatini aytsak, bizning tanamiz, haqiqatda, butun borliq, shuningdek, jonsiz tabiat ham molekulalar deb nomlanuvchi kattaroq tuzilmalarni hosil qiladigan atomlardan tashkil topgan.

Atomlar va molekulalar, hatto ular murakkab, jonli, nafas oluvchi mavjudotning bir qismi boʻlgan taqdirda ham kimyo va fizika qonunlariga boʻysunishadi. Agar siz kimyodan baʼzi atomlar elektron olish, yoʻqotish va yoki bir-birlari bilan bogʻlanishi mumkinligini bilsangiz, bu faktlar atomlar yoki molekulalar biror-bir jonli mavjudotning bir qismi boʻlganda ham toʻgʻri boʻlib qolaveradi. Haqiqatdan ham, atomlar orasidagi turli xil birikmalarda, bitta hujayrada yoki undan kattaroq organizmda ham bir necha martalab sodir boʻluvchi oddiy oʻzaro taʼsirlar hayotni taʼminlab turuvchi omillardir. Tanamizdagi hamma narsalar, shu jumladan, ongimiz ham juda ham koʻp sonli atomlar orasidagi kimyoviy va elektrik oʻzaro taʼsirlar mahsuli hisoblanadi.

Shunday qilib, juda murakkab tuzilma taxminan 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 atomlardan iborat ekanini bilgan holda, biologiya olamini va umuman bu olamning oʻzini oʻrganishni boshlashingiz bilan kimyoning asosiy va muhim tushunchalarini bilishga ishtiyoqingiz ortishi tayin.

Materiya atamasi borliqda mavjud va massaga ega boʻlgan har qanday narsani, boshqacha aytganda, “moddalar”ni anglatadi. Barcha materiya turlari muayyan bir kimyoviy va fizik xususiyatlarga ega boʻlgan elementlar deb nomlanuvchi moddalardan iborat boʻlib, oddiygina kimyoviy reaksiyalar natijasida boshqa moddalarga parchalanmaydi. Masalan, oltin ham, uglerod ham elementlardir. Aslida 118 ta element mavjud boʻlib, ulardan 92 tasi tabiiy ravishda uchraydi. Qolgan elementlar faqatgina laboratoriyalarda hosil boʻladi va beqaror hisoblanadi.

Har bir element oʻzining kimyoviy belgisiga ega, kimyoviy belgi odatda bitta bosh harf bilan, agar biror-bir harf boshqa element tomonidan allaqachon belgilangan boʻlsa, ikkita harf birikmasi bilan ifodalanadi. Baʼzi bir elementlar inglizcha nomiga koʻra belgilanadi, masalan uglerod (carbon) uchun C va kalsiy (calcium) uchun Ca. Boshqa bir elementlarning kimyoviy belgilari esa ularning lotincha nomlaridan kelib chiqqan: masalan, natriyning qisqartma shakli Na boʻlib, lotincha natrium soʻzidan olingan.

Barcha tirik organizmlarga xos boʻlgan toʻrt element, kislorod (O), uglerod (C), vodorod (H) va azot (N) boʻlib, ular inson tanasining 96% ini tashkil qiladi. Jonsiz tabiatda esa elementlar har xil nisbatda uchraydi, shuningdek, tirik organizmlarga xos boʻlgan baʼzi bir elementlar ham yer yuzida nisbatan kam uchraydi. Barcha elementlar va ular oʻrtasida sodir boʻluvchi kimyoviy reaksiyalar, jonli yoki jonsiz tabiatning tarkibiy qismi boʻlishidan qatʼi nazar, bir xil kimyoviy va fizik qonunlarga boʻysunadilar.

Atom – bu elementning barcha kimyoviy xossalarini oʻzida jamlovchi eng kichik modda birligi. Masalan, oltin tanga juda kam miqdordagi boshqa elementlar bilan qorishgan, tanga shakliga solingan juda koʻp miqdordagi oltin atomidir. Oltin atomlarini oltinning xossalarini saqlagani holida parchalab boʻlmaydi. Oltin atomi oʻz xossalarini oʻzi tarkib topgan mayda subatom zarrachalardan oladi.

Atom ikki qismdan iborat. Birinchisi bu atomning markazida joylashgan kichkina atom yadrosidir va u protonlar deb nomlanuvchi musbat zaryadlangan zarrachalarni va neytronlar deb nomlanuvchi neytral, zaryadlanmagan zarrachalarni oʻz ichiga oladi. Atomning ikkinchi ancha kattaroq qismi bu yadro atrofida aylanib yuruvchi manfiy zaryadlangan elektronlar “bulut”idir. Musbat zaryadlangan protonlar va manfiy zaryadlangan elektronlar orasidagi tortishish, atomni bir-biriga tutib turadi. Koʻpchilik atomlar ushbu uchta subatom zarrachalar – proton, elektron va neytronlarning hammasini oʻz ichiga oladi. Ammo vodorod (H) bundan istisno, chunki u odatda bitta proton va bitta elektronga ega, ammo unda neytronlar yoʻq. Yadrodagi protonlar soni atomning qaysi element ekanini aniqlab bersa, yadroni oʻrab turgan elektronlar soni esa atomning qaysi reaksiyalarga kirishishini belgilab beradi. Quyida ikkita protonga ega boʻlgan geliy atomining uchala turdagi subatom zarrachalari koʻrsatilgan.

Protonlar va neytronlar bir xil zaryadga ega emaslar, ammo ular $1.67 × 10^{-24}$1, point, 67, ×, 10, start superscript, minus, 24, end superscript gramm boʻlib, deyarli bir xil massaga egadirlar. Gramm mayda massalarni oʻlchash uchun juda noqulay boʻlgani uchun olimlar dalton yoki atom massasi birligini (a.m.b.) muqobil oʻlchov sifatida tanlashgan. Bitta neytron yoki protonning ogʻirligi 1 a.m.b.ga yaqin. Elektronlar massa jihatidan protonlarga qaraganda ancha kichikroq, ular atom massasi birligining atigi 1/1800 qismiga teng, shuning uchun ular elementning umumiy atom massasiga katta ulush qoʻshmaydi. Boshqa tomondan esa elektronlar atomning zaryadiga katta taʼsir koʻrsatadi, chunki har bir elektronda protonning musbat zaryadiga teng boʻlgan manfiy zaryad mavjud. Zaryadlanmagan, neytral atomlarda yadro orbitasida aylanuvchi elektronlar soni yadro ichidagi protonlar soniga teng. Musbat va manfiy zaryadlar tenglashib, atomning umumiy zaryadini nolga teng qiladi.

Protonlar, neytronlar va elektronlar juda kichikdirlar va atomning katta qismi – 99 foizidan koʻprogʻi aslida boʻm-boʻsh sathdan iboratdir. Bunday boʻsh qismlar mavjud boʻlsa, unda nima uchun qattiq jismlar bir-biridan oʻta olmasligiga qiziqishingiz tabiiy. Bunga sabab atomlarning manfiy zaryadlangan elektron bulutlari bir-biriga juda yaqin borsa, bir-birini itaradi va natijada bizda ularga nisbatan qattiq degan tushuncha paydo boʻladi.