Το άτομο είναι η θεμελιώδης μονάδα της ύλης και το μικρότερο κλάσμα ικανό να αναγνωρίσει ένα χημικό στοιχείο, καθώς διατηρεί την ταυτότητά του. Ο όρος άτομο προέρχεται από τα ελληνικά και σημαίνει αδιαίρετο.
Αποτελείται από έναν πυρήνα, ο οποίος περιέχει νετρόνια και πρωτόνια, και ηλεκτρόνια που περιβάλλουν τον πυρήνα.
δομή ατόμων
Το άτομο σχηματίζεται από μικρά σωματίδια, που ονομάζονται επίσης υποατομικά σωματίδιαs: ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια.
Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του ατόμου συγκεντρώνεται στον πυρήνα, μια μικρή, πυκνή περιοχή. Ο μεγαλύτερος όγκος του βρίσκεται στην ηλεκτροσφαίρα, σε έναν κενό χώρο, καθώς τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα.
ηλεκτρόνια
Ο ηλεκτρόνιο έχει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο (-1) και σχεδόν καθόλου μάζα, καθώς η τιμή του είναι 9,11 x 10-28 g και είναι περίπου 1840 φορές μικρότερο από τη μάζα του πυρήνα. Είναι μικροσκοπικά σωματίδια που περιστρέφονται πολύ γρήγορα γύρω από τον ατομικό πυρήνα.
Τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στις εξόχως απόκεντρες περιοχές του ατόμου είναι υπεύθυνα για το σχηματισμό χημικών δεσμών, οι οποίοι συμβαίνουν μέσω της δωρεάς, της λήψης ή της ανταλλαγής ηλεκτρονίων.
πρωτόνια
Ο πρωτόνιο Έχει θετικό ηλεκτρικό φορτίο (+1) της ίδιας απόλυτης τιμής με το φορτίο στα ηλεκτρόνια. Με αυτόν τον τρόπο, ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο τείνουν να έλκονται ηλεκτρικά μεταξύ τους.
Μέσω των πρωτονίων είναι δυνατή η διάκριση των χημικών στοιχείων, επειδή κάθε άτομο ενός στοιχείου έχει καθορισμένο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα του, το οποίο καλείται ατομικός αριθμός.
νετρόνια
Ο νετρόνιο δεν έχει καθόλου φόρτιση, δηλαδή είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Μαζί με τα πρωτόνια, σχηματίζει τον ατομικό πυρήνα, ο οποίος μεταφέρει ολόκληρη τη μάζα του ατόμου (99,9%). Τόσο το πρωτόνιο όσο και το νετρόνιο έχουν περίπου τη μάζα 1,67 x 10-24 σολ. Αυτή η τιμή αντιπροσωπεύει μονάδα ατομικής μάζας 1 μ.
Το νετρόνιο παρέχει σταθερότητα στον ατομικό πυρήνα, καθώς η πυρηνική δύναμη το προκαλεί να προσελκύεται σε ηλεκτρόνια και πρωτόνια.
Μόνο το άτομο υδρογόνου δεν έχει νετρόνια, αποτελούμενο από ένα ηλεκτρόνιο που περιστρέφεται γύρω από ένα πρωτόνιο.
Ελέγξτε τον παρακάτω πίνακα για ένα αφηρημένη με πληροφορίες για τα υποατομικά σωματίδια.
| Σωματίδιο | Σύμβολο |
Ζυμαρικά (σε μονάδα του ατομική μάζα) |
Χρέωση (σε μονάδα του ηλεκτρικό φορτίο - π.χ. |
Τοποθεσία |
|---|---|---|---|---|
| Πρωτόνιο | +1 | πυρήνας | ||
| Νετρόνιο | 0 | πυρήνας | ||
| Ηλεκτρόνιο | -1 | ηλεκτρόσφαιρα |
Ένα άτομο στην κατάσταση του εδάφους είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, καθώς ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων και τα αντίθετα φορτία, θετικά και αρνητικά, ακυρώνουν το ένα το άλλο.
Για παράδειγμα, το νάτριο (Na) έχει ατομικό αριθμό 11, δηλαδή, ο πυρήνας του έχει 11 πρωτόνια. Κατά συνέπεια, υπάρχουν 11 ηλεκτρόνια στην ηλεκτροσφαίρα ενός ατόμου αυτού του στοιχείου.
Διαβάστε περισσότερα για ατομική δομή.
σύνθεση ατόμων
Όπως έχουμε δει, το άτομο σχηματίζεται από μια μικρή και πυκνή κεντρική περιοχή που ονομάζεται πυρήνας και γύρω του υπάρχει ένα ηλεκτρόσφαιρα, όπου βρίσκονται τα ηλεκτρόνια, τα οποία μπορούν να χωριστούν σε ηλεκτρονικά στρώματα, ενεργειακά επίπεδα και ατομικά τροχιακά.
ηλεκτρονικά στρώματα
το άτομο παρουσιάζει επίπεδα ενέργειας, που αντιστοιχούν σε επτά στρώματα γύρω από έναν πυρήνα και σε αυτά είναι τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από αυτόν. Τα επίπεδα ονομάζονται K, L, M, N, O, P και Q.
Κάθε κέλυφος μπορεί να περιέχει έναν ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.
| Επίπεδο ενέργειας | ηλεκτρονικό στρώμα | Μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων |
|---|---|---|
| 1º | κ | 2 |
| 2º | μεγάλο | 8 |
| 3º | Μ | 18 |
| 4º | Ν | 32 |
| 5º | Ο | 32 |
| 6º | Π | 18 |
| 7º | Ερ | 8 |
Για παράδειγμα, το άτομο ηλίου (He) έχει ατομικό αριθμό 2 και επομένως έχει 2 πρωτόνια στον πυρήνα. Κατά συνέπεια, στην ηλεκτροσφαίρα του ατόμου υπάρχουν μόνο 2 ηλεκτρόνια, τα οποία βρίσκονται στο πρώτο και μόνο ηλεκτρονικό κέλυφος του ατόμου, το κέλυφος Κ που αντιστοιχεί στο πρώτο επίπεδο ενέργειας.
Ενεργειακά επίπεδα
Τα επίπεδα ενέργειας στεγάζουν τα επίπεδα κάτω, τα οποία αντιπροσωπεύονται από s, p, d, f. Κάθε υποεπίπεδο φιλοξενεί έναν μέγιστο αριθμό ηλεκτρονίων, τα οποία είναι αντίστοιχα 2, 6, 10 και 14.
Με αυτές τις πληροφορίες, είναι δυνατόν να ηλεκτρονική διανομή ενός ατόμου και να γνωρίζετε τη θέση του εξόχως και πιο ενεργητικού ηλεκτρονίου.
Παράδειγμα: Άζωτο (N)
Ατομικός αριθμός: 7
Ηλεκτρονική διανομή: 1s2 2δ2 2ρ3
Το άτομο αζώτου έχει δύο επίπεδα ενέργειας, K και L, και τα 7 ηλεκτρόνια του καταλαμβάνουν τα δευτερεύοντα επίπεδα s και p.
Κ: δ2 = 2 ηλεκτρόνια
Λ: δ2 + σελ3 = 5 ηλεκτρόνια
Σημειώστε ότι το κέλυφος L μπορεί να περιέχει έως και 8 ηλεκτρόνια, αλλά στο άτομο αζώτου υπάρχουν μόνο 5 ηλεκτρόνια σε αυτό το κέλυφος.
ατομικά τροχιακά
Τα τροχιακά χαρακτηρίζουν την περιοχή που είναι πιο πιθανό να βρει ένα ηλεκτρόνιο μέσα σε ένα ενεργητικό υπόστρωμα (s, p, d, f) σε ένα ηλεκτρονικό κέλυφος (K, L, M, N, O, P, Q).
- s sublevel: έχει 1 τροχιακό που κρατά έως και 2 ηλεκτρόνια
- p sublevel: έχει 3 τροχιακά που φιλοξενούν έως και 6 ηλεκτρόνια
- Το sublevel d: έχει 5 τροχιακά που φιλοξενούν έως και 10 ηλεκτρόνια
- Το Sublevel f: έχει 7 τροχιακά που φιλοξενούν έως και 14 ηλεκτρόνια
Χρησιμοποιώντας ξανά το άζωτο ως παράδειγμα και διανέμοντας τα 7 ηλεκτρόνια του σε ατομικά τροχιακά θα έχουμε:
Τύποι ατόμων
Παρατηρώντας τον αριθμό των πρωτονίων, των νετρονίων και των ηλεκτρονίων μπορούμε να συγκρίνουμε τα άτομα και να τα ταξινομήσουμε ισότοπα, ισόβια και ισοτόνες.
Ένα χημικό στοιχείο μπορεί να οριστεί ως μια ομάδα ατόμων με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων. Αυτά τα άτομα ονομάζονται ισότοπα επειδή έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό και διαφορετικές μάζες.
Για παράδειγμα, στη φύση υπάρχουν 3 ισότοπα του στοιχείου υδρογόνο (Η): πρωτόμιο , δευτέριο
και τρίτιο
.
Άτομα διαφορετικών χημικών στοιχείων μπορούν να ταξινομηθούν ως ισοτόνες όταν έχουν διαφορετικούς ατομικούς αριθμούς και μάζες, αλλά τον ίδιο αριθμό νετρονίων.
Τα ισόβαρα είναι άτομα διαφορετικών στοιχείων, δηλαδή έχουν διαφορετικό ατομικό αριθμό, αλλά τον ίδιο αριθμό μάζας.
Διαβάστε περισσότερα για ισότοπα, ισόβια και ισοτόνες.
Μοντέλα ατόμων (ατομικά μοντέλα)
Ο Έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης (384 a. ΝΤΟ. - 322 α. Γ) προσπάθησε να εξηγήσει τη σύσταση όλων των ουσιών από τα στοιχεία γη, αέρα, φωτιά και νερό.
Δημόκριτος (546 α. C - 460 α. Γ), Έλληνας επιστήμονας και μαθηματικός, διατύπωσε την ιδέα ότι υπήρχε ένα όριο στη μικρότητα των σωματιδίων. Είπε ότι θα γίνουν τόσο μικρά που δεν θα μπορούσαν πλέον να διαιρεθούν. Αποκάλεσε αυτό το σωματίδιο «άτομο».
Για το μεγαλύτερο μέρος του 19ου αιώνα, ήταν το Ατομικό μοντέλο Dalton, Άγγλος επιστήμονας, ο οποίος πρότεινε την ατομική θεωρία, η οποία ξεπέρασε τη σκέψη των αρχαίων.
Αυτή η θεωρία είπε ότι όλες οι ουσίες αποτελούνται από μικρά αδιαίρετα σωματίδια που ονομάζονται άτομα, τα οποία θα ήταν σαν μπάλες μπιλιάρδου. Καθώς προχωρούν οι μελέτες για τη δομή της ύλης, ανακαλύφθηκε ότι το άτομο σχηματίζεται από άλλα μικρά σωματίδια που ονομάζονται υποατομικά σωματίδια.
Με την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου, Τόμσον διατύπωσε το μοντέλο γνωστό ως μαζική πουτίγκα, το οποίο περιέγραψε το άτομο ως θετική σφαίρα με αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια ενσωματωμένα στην επιφάνειά του.
Μέσω πειραμάτων ο φυσικός Ράδερφορντ διαπίστωσε ότι το άτομο είχε κενά και ηλεκτρόνια γύρω από έναν εξαιρετικά μικρό, θετικό πυρήνα. Έτσι, ο Rutherford πρότεινε το πυρηνικό μοντέλο να αντιπροσωπεύει το άτομο.
Μπόρ βελτίωσε το μοντέλο που πρότεινε ο Rutherford διαπιστώνοντας ότι τα ηλεκτρόνια δεν περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα τυχαία, αλλά σε συγκεκριμένες τροχιές. Αυτό το μοντέλο έγινε γνωστό ως πλανητάριο.
Διαβάστε επίσης:
- Ατομικά μοντέλα
- Ατομικό μοντέλο Thomson
- Το ατομικό μοντέλο του Bohr
- Rutherford Atomic Μοντέλο
- Εξέλιξη ατομικών μοντέλων
