Atomet er den grundlæggende enhed af stof og den mindste fraktion, der er i stand til at identificere et kemisk element, da det har sin identitet. Udtrykket atom er afledt af græsk og betyder udelelig.
Den består af en kerne, der indeholder neutroner og protoner og elektroner, der omgiver kernen.
atom struktur
Atomet består af små partikler, også kaldet subatomære partiklers: elektroner, protoner og neutroner.
Det meste af atommassen er koncentreret i kernen, en lille, tæt region. Dens største volumen findes i elektrosfæren, et sted med tomme rum, da elektroner kredser omkring kernen.
elektroner
O elektron den har en negativ elektrisk ladning (-1) og næsten ingen masse som dens værdi på 9,11 x 10-28 g e er ca. 1840 gange mindre end kernemassen. De er små partikler, der spinder meget hurtigt omkring atomkernen.
Elektronerne, der findes i atomets yderste regioner, er ansvarlige for dannelsen af kemiske bindinger, der forekommer gennem donation, modtagelse eller deling af elektroner.
protoner
O proton den har en positiv elektrisk ladning (+1) med samme absolutte værdi som ladningen på elektronerne. På denne måde har en proton og en elektron tendens til at tiltrække hinanden elektrisk.
Gennem protoner er det muligt at skelne mellem de kemiske grundstoffer, fordi hvert atom i et element har et defineret antal protoner i sin kerne, som kaldes Atom nummer.
neutroner
O neutron det har slet ingen opladning, det vil sige, det er elektrisk neutral. Sammen med protonerne danner den atomkernen, som bærer hele atomets masse (99,9%). Både protonen og neutronen har en masse på ca. 1,67 x 10-24 g. Denne værdi repræsenterer en 1 μ atommasseenhed.
Neutronen giver atomkernen stabilitet, da kernekraften får den til at blive tiltrukket af elektroner og protoner.
Kun hydrogenatomet har ikke neutroner, idet de kun består af en elektron, der drejer sig om en proton.
Tjek nedenstående tabel for en abstrakt med information om subatomære partikler.
| Partikel | Symbol |
Pasta (i enhed af atommasse) |
Oplade (i enhed af elektrisk opladning - u.c.e) |
Beliggenhed |
|---|---|---|---|---|
| Proton | +1 | kerne | ||
| Neutron | 0 | kerne | ||
| Elektron | -1 | elektrosfæren |
Et atom i dets jordtilstand er elektrisk neutralt, da antallet af protoner er lig med antallet af elektroner, og de modsatte ladninger, positive og negative, annullerer hinanden.
For eksempel har natrium (Na) atomnummer 11, det vil sige, at kernen har 11 protoner. Derfor er der 11 elektroner i elektrosfæren af et atom af dette element.
Læs mere om atomstruktur.
atomsammensætning
Som vi har set, dannes atomet af en lille og tæt central region kaldet kernen og omkring den er der en elektrosfæren, hvor elektronerne er placeret, som kan opdeles i elektroniske lag, energiniveau og atomorbitaler.
elektroniske lag
atomet præsenterer energiniveauer, der svarer til syv lag omkring en kerne, og i dem er elektronerne, der kredser omkring den. Lagene kaldes K, L, M, N, O, P og Q.
Hver skal kan indeholde et bestemt antal elektroner, som vist i nedenstående tabel.
| Energiniveau | elektronisk lag | Maksimalt antal elektroner |
|---|---|---|
| 1º | K | 2 |
| 2º | L | 8 |
| 3º | M | 18 |
| 4º | N | 32 |
| 5º | O | 32 |
| 6º | P | 18 |
| 7º | Q | 8 |
For eksempel har heliumatomet (He) atomnummer 2 og har derfor 2 protoner i kernen. Derfor er der i atomets elektrosfære kun 2 elektroner, som er placeret i atomets første og eneste elektroniske skal, K-skallen, der svarer til det første energiniveau.
Energi-underniveauer
Energiniveauer huser underniveauer, som er repræsenteret af s, p, d, f. Hvert delniveau har et maksimalt antal elektroner, der er henholdsvis 2, 6, 10 og 14.
Med disse oplysninger er det muligt at elektronisk fordeling af et atom og kender placeringen af den yderste og mest energiske elektron.
Eksempel: Kvælstof (N)
Atomnummer: 7
Elektronisk distribution: 1s2 2s2 2p3
Nitrogenatomet har to energiniveauer, K og L, og dets 7 elektroner optager s- og p-underniveauerne.
K: s2 = 2 elektroner
L: s2 + s3 = 5 elektroner
Bemærk, at L-skallen kan indeholde op til 8 elektroner, men i nitrogenatomet er der kun 5 elektroner i den skal.
atomorbitaler
Orbitaler karakteriserer regionen, der mest sandsynligt finder en elektron inden for et energisk underniveau (s, p, d, f) i en elektronisk skal (K, L, M, N, O, P, Q).
- s underniveau: har 1 orbital, der rummer op til 2 elektroner
- p underniveau: har 3 orbitaler, der rummer op til 6 elektroner
- Underniveau d: har 5 orbitaler, der rummer op til 10 elektroner
- Underniveau f: har 7 orbitaler, der rummer op til 14 elektroner
Ved at bruge kvælstof igen som et eksempel og distribuere dets 7 elektroner i atomorbitaler ville vi have:
Atomtyper
Ved at observere antallet af protoner, neutroner og elektroner kan vi sammenligne atomer og klassificere dem i isotoper, isobarer og isotoner.
Et kemisk element kan defineres som en gruppe atomer med det samme antal protoner. Disse atomer kaldes isotoper, fordi de har samme atomnummer og forskellige masser.
For eksempel er der i naturen 3 isotoper af elementet hydrogen (H): protium , deuterium
og tritium
.
Atomer med forskellige kemiske grundstoffer kan klassificeres som isotoner, når de har forskellige atomnumre og masser, men det samme antal neutroner.
Isobarer er atomer med forskellige grundstoffer, dvs. de har et andet atomnummer, men det samme massetal.
Læs mere om isotoper, isobarer og isotoner.
Atom modeller (atommodeller)
Den græske filosof Aristoteles (384 a. Ç. - 322 a. C) forsøgte at forklare sammensætningen af alle stoffer fra elementerne jord, luft, ild og vand.
Democritus (546 a. C - 460 a. C), en græsk videnskabsmand og matematiker, formulerede ideen om, at der var en grænse for partiklernes lillehed. Han sagde, at de ville blive så små, at de ikke længere kunne deles. Han kaldte denne partikel et “atom”.
I det meste af det 19. århundrede var det Dalton Atomic Model, Engelsk videnskabsmand, der foreslog atomteorien, som gik langt ud over de oldtids tanker.
Denne teori sagde, at alle stoffer består af små udelelige partikler kaldet atomer, hvilket ville være som billardkugler. Da undersøgelser af materiens struktur avancerede, blev det opdaget, at atomet dannes af andre små partikler kaldet subatomære partikler.
Med opdagelsen af elektronen, thomson han formulerede modellen kendt som massepudding, der beskrev atomet som en positiv sfære med negativt ladede elektroner indlejret i dens overflade.
Gennem eksperimenter fysikeren Rutherford fandt ud af, at atomet havde hulrum og elektroner omkring en ekstremt lille, positiv kerne. Således foreslog Rutherford den nukleare model til at repræsentere atomet.
Bohr forbedrede modellen foreslået af Rutherford ved at finde ud af, at elektroner ikke roterer tilfældigt rundt om kernen, men i specifikke baner. Denne model blev kendt som planetarium.
Læs også om:
- Atomic modeller
- Thomson Atomic Model
- Bohrs atommodel
- Rutherford Atomic Model
- Udvikling af atommodeller
