Atom: mikä se on, rakenne ja atomimallit

atomi on aineen perusyksikköeli pienin osa, johon elementti voidaan jakaa menettämättä sen kemiallisia ominaisuuksia.

Atomit muodostuvat ytimestä, joka koostuu protonien ja neutronien hiukkasista ja elektroneista, jotka kiertävät ydintä muodostaen elektropallon.

Sana atom on kreikkalaista alkuperää ja tarkoittaa "jakamatonta". 1800-luvulle asti uskottiin, että atomi oli aineen pienin osa, eli että sitä olisi mahdotonta jakaa.

Atomi koostuu protoneista ja neutroneista ytimessä ja elektroneista elektropallossa.

Atomin rakenne ja koostumus

Atomit ovat hyvin pieniä aineenpaloja, niin pieniä, että niitä ei voida nähdä tavallisilla mikroskoopeilla.

Sen rakenteen muodostaa äärettömän pieni ja tiheä ydin, joka koostuu protoneista ja neutronista, sekä elektroneista koostuva elektropallo.

• Protonit (p): positiivisia hiukkasia ja massayksikköä.
• Neutronit (n): neutraalit hiukkaset (lataamattomat) ja massayksiköllä.
• Elektronit (e): negatiiviset ja käytännöllisesti katsoen massattomat hiukkaset jatkuvalla kiertoradan liikkeellä ytimen ympärillä.

Ydin edustaa 99,9% atomin massasta. Elektronien massa ei ole käytännössä merkityksellinen: elektronin massa on 1836 kertaa pienempi kuin protonien ja neutronien massa.

Elektronien liike ytimen ympärillä muodostaa a elektromagneettinen kenttä. Elektronit kiertävät ytimen ympärillä niin suurella nopeudella, että jos atomin voisi nähdä, elektropallo nähdään pilvenä ytimen ympärillä.

Atomit ovat sähköisesti neutraaleja - niillä on sama absoluuttinen arvo kuin protoneilla (+) ja elektroneilla (-), joten niiden varauksesta tulee nolla.

Jos atomi vastaanottaa tai menettää elektroneja, se lakkaa olemasta atomi ja siitä tulee a ioni, jolla voi olla positiivinen tai negatiivinen varaus:

• Jos se vastaanottaa elektroneja, se varautuu negatiivisesti ja siitä tulee a anioni.
• Jos se menettää elektroneja, se varautuu positiivisesti ja siitä tulee a kationia.

ymmärtää mikä se on asia ja oppia lisää kationit ja anionit.

Sähköpallon rakenne

Elektropallon muodostavat elektronit kiertoradalla, mutta näitä elektroneja ei ole järjestetty satunnaisesti, vaan on elektroniset kerrokset missä nämä hiukkaset ovat jakautuneet.

Atomissa voi olla jopa seitsemän elektronista kerrosta. Jokaisella näistä kerroksista on erilaiset energiatasot, uloimman kerroksen ollessa energeettisin kerros.

Näitä tasoja edustavat seuraavat kirjaimet: K, L, M, N, O, P, Q. K on ydintä lähinnä oleva kerros.

Kaikilla atomeilla ei ole 7 kerrosta, esimerkiksi elohopealla on vain 6. Kuorien lukumäärästä riippumatta on sääntö, että viimeisessä ei voi olla enemmän kuin 8 elektronia.

Elektroniset kerrokset jaetaan edelleen energian alatasot, joita edustavat kirjaimet: s, p, d, f.

Atomihistoria ja atomimallit

Ajatus siitä, että aine voitaisiin jakaa pieniin osiin, kunnes se tuli niin pieneksi yksiköksi, että sitä ei voitu enää jakaa, oli ollut olemassa antiikin Kreikan ajoista lähtien.

Democritus, noin 400 eKr C. oli ensimmäinen tiedemies, joka postitoi tämän pienen hiukkasen olemassaolon ja nimitti sen "atomiksi", joka kreikaksi tarkoittaa "jakamaton".

Vuonna 1803 kehitettiin ensimmäinen johdonmukainen atomien teoria. John Dalton väitti, että atomi oli aineen pienin osa ja että se oli jakamaton.

Seuraavien vuosisatojen ajan tieteen ja tekniikan kehittyessä tästä hiukkasesta tehtiin uusia löydöksiä ja postuloitiin eri atomimalleissa.

1803 - Daltonin malli

Professori John Daltonin vuonna 1803 kehittämän mallin tunnettiin nimellä "biljardipallo", koska hänen mukaansa atomit olivat massiivisia, jakamattomia ja tuhoutumattomia palloja.

1898 - Thomson-malli

Joseph Thomson huomasi elektronien olemassaolon, ja mallinsa mukaan nämä varaukset jakautuisivat tasaisesti koko atomiin positiivisilla varauksilla.

Thomsonin mallin atomi oli pikemminkin pallomainen kuin massiivinen ja siitä tuli tunnetuksi "rusinapuuro", jossa vanukan rusinat edustivat positiivisia ja negatiivisia varauksia.

1911 - Rutherford-malli

Rutherford teki tärkeän löydön atomista: ytimen olemassaolo. Hänen mallinsa mukaan atomi koostui ytimestä ja sähköpallosta.

Ytimessä olisivat protonit ja neutronit ja elektropallossa elektronit. Tämä malli tunnettiin nimellä "aurinkokunta".

Mitä Rutherford ei voinut selittää, oli se, kuinka elektronit eivät romahtaneet atomin ytimen kanssa.

1913 - Rutherford-Bohrin malli

Rutherfordin mallia täydennettiin fyysikko Niels Bohrin vuonna 1913 tekemillä löydöillä. Bohr päätyi siihen tulokseen, että elektronit kiertävät elektropalloa eri energiatasojen kerroksina.

Elektronit eivät absorboi tai vapauta energiaa tässä liikkeessä, joten ne pysyvät vakiona kiertoradalla, mikä estää heitä törmäämästä ytimeen.

Atomin ominaisuudet

Mikä erottaa yhden atomin toisesta, on protonien, neutronien ja elektronien määrä sen koostumuksessa. Tärkeimmät atomien tunnistamiseen käytetyt arvot ovat atomimassa ja atomiluku.

atomimassa

Atomimassan arvoa edustaa atomin ytimessä olevien protonien ja neutronien summa.

A = z + n

atomiluku

Atomiluku on protonien määrä atomin ytimessä, sen arvoa edustaa kirjain z. Koska atomissa protonien määrä on yhtä suuri kuin elektronien lukumäärä, meillä on:

z = p = e

Usean saman atomiluvun sisältävien atomien joukko muodostaa a kemiallinen alkuaine. Kaikki tunnetut kemialliset alkuaineet on esitetty jaksollisessa taulukossa atomiluvun kasvavan järjestyksen mukaan.

Kemialliset elementit on esitetty jaksollisessa taulukossa niiden lyhenteellä ja nimellä keskellä, atomimassalla alhaalla ja atominumerolla ylhäällä kuvan osoittamalla tavalla:

• Atomimassa = 196,967
• Atomiluku = 79

Atomit ja molekyylit

Atomi on hyvin pieni osa ainetta, se koostuu ytimestä, jossa protonit ja neutronit ja elektronit pyörivät ytimen ympäri.

Molekyyli on ryhmä samojen tai eri alkuaineiden atomeja, jotka yhdessä muodostavat aineen. Esimerkiksi:

• Kaksi happiatomia yhdistyvät ja muodostavat happimolekyylin (O₂).
• Kaksi vetyatomia yhdistyvät yhden happiatomin kanssa ja muodostavat vesimolekyylin (H₂O).

Katso myös:

• Molekyylit
• Linus Pauling -kaavio