Величайшее шоу на Земле: свидетельства эволюции.

 Элемент с атомным номером 1 — водород, 2 — гелий, 3 — литий, 4 — бериллий, 5 — бор, 6 — углерод, 7 — азот, 8 — кислород, и так далее до таких больших чисел как 92, которое является атомным номером урана.

 Протоны и электроны несут электрический заряд противоположного знака — мы называем один из них положительным, а другой отрицательным, в соответствии с произвольным соглашением.

 Эти электрические заряды важны, когда элементы формируют химические соединения друг с другом, главным образом посредством электронов.

 Нейтроны в атоме связаны в ядре с протонами.

 В отличие от протонов, они не несут заряда, и они не играют никакой роли в химических реакциях.

 Протоны, нейтроны и электроны в любом элементе точно такие же, как и в любом другом элементе.

 Нет такого понятия как протон золота, или электрон меди, или нейтрон калия.

 Протон — он везде протон, а то, что делает атом меди медью — то, что в нем ровно 29 протонов (и ровно 29 электронов).

 То, о чем мы обычно думаем как о природе меди, является вопросом химии.

 Химия — танец электронов.

 Она вся заключается во взаимодействии атомов через посредство своих электронов.

 Химические связи легко разрушаются и заново создаются, потому что только электроны отделяются или обмениваются в химических реакциях.

 Силы притяжения внутри атомных ядер гораздо труднее разорвать.

 Вот почему «расщепление атома» звучит так угрожающе, но это может происходить в «ядерных», в противоположность химическим, реакциях, и радиоактивные часы зависят от них.

 У электронов незначительная масса, таким образом, полная масса атома, его «атомная масса», равна суммарному числу протонов и нейтронов.

 Обычно она чуть более чем вдвое превышает атомный номер, потому что, как правило, в ядре имеется несколько больше нейтронов, чем протонов.

 В отличие от числа протонов, число нейтронов в атоме не является диагностической чертой элемента.

 Атомы любого конкретного элемента могут быть в различных версиях, называемых изотопами, различающихся числом нейтронов, но всегда с одинаковым числом протонов.

 У некоторых элементов, таких как фтор, есть только один встречающийся в природе изотоп.

 Атомный номер фтора 9, а его атомная масса 19, из чего вы можете вывести, что у него 9 протонов и 10 нейтронов.

 У других элементов существует много изотопов.

 У свинца пять широко распространенных изотопов.

 Все они имеют одинаковое число протонов (и электронов), а именно 82, что является атомным номером свинца, но с атомной массой в диапазоне между 202 и 208.

 У углерода три изотопа, встручающихся в природе.

 Углерод-12 является обыкновенным углеродом с одинаковым количеством нейтронов и протонов — по 6.

 Существует также углерод-13, слишком короткоживущий, что-бы им заниматься, и углерод-14, который редок, но не слишком редок, чтобы быть полезными для датировки относительно молодых органических образцов, как мы увидим.

 Теперь следующий важный теоретический факт.

 Некоторые изотопы являются стабильными, другие нестабильны.

 Свинец-202 является нестабильным изотопом; свинец-204, свинец-206, свинец-207 и свинец-208 — стабильными изотопами.

 «Нестабильный» означает, что атомы спонтанно распадаются в нечто другое, предсказуемыми темпами, хотя и в непредсказуемые моменты.

 Предсказуемость скорости распада — ключ ко всем радиометрическим часам.

 Другое слово для «нестабильного» — «радиоактивный».

 Существует несколько видов радиоактивного распада, пригодных в качестве часов.

 Для наших целей не важно понимать их, но я объясню их здесь, чтобы показать великолепный уровень детализации, которого физики достигли в изучении подобного рода вещей.

 Такие подробности проливают сардонический свет на отчаянные попытки креационистов подыскать оправдания свидетельствам радиоактивного датирования, и сохранить Землю молодой как Питер Пэн.

 Во всех этих видах распада вовлечены нейтроны.

 При одном виде нейтрон превращается в протон.

 Это означает, что атомная масса остается та же (так как у протонов и нейтронов одинаковая масса), а атомное число повышается на единицу, таким образом, атом становится иным элементом, на один шаг правее в периодической системе.

 Например, натрий 24 превращается в магний 24.

 При другом виде радиоактивного распада происходит в точности обратное.

 Протон превращается в нейтрон.

 Снова, атомная масса остается та же самая, но на этот раз атомное число уменьшается на единицу, а атом становится следующим элементом левее в периодической системе.

 Третий вид радиоактивного распада имеет тот же результат.

 Залетный нейтрон ударяет ядро и выбивает один протон, занимая его место.

 Опять же, нет никаких изменений в атомной массе, и снова, атомный номер уменьшается на один, и атом превращается в следующий элемент левее в периодической системе.

 Существует также более сложный вид распада при которой атом испускает так называемую альфа-частицу.

 Альфа-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, склеенных вместе.

 Это означает, что атомная масса уменьшается на четыре, а атомный номер понижается на два.

 Атом превращаестя в тот элемент, который находится на две ячейки левее в периодической таблице.