Back to the topics list

atom

Cała materia składa się z materii, a podstawową jednostką materii jest atom .

Atom jest:

• Podstawowa jednostka materii.
• Najmniejsza cząsteczka pierwiastka, która może, ale nie musi, istnieć samodzielnie.
• Atom można dalej podzielić na protony, elektrony i neutrony.

Podstawowa struktura atomu:

• Atomy zbudowane są z cząstek subatomowych – protonów, elektronów i neutronów.
• Protony i neutrony znajdują się w jądrze. Jądro znajduje się w centrum atomu.
• Elektrony krążą wokół jądra po orbitach.

P : protony, N : neutrony, E : elektrony

Proton: Cząstka subatomowa o ładunku dodatnim (+1) i masie jednostkowej (1). Proton jest dodatnio naładowaną cząstką, która znajduje się w centrum atomu w jądrze atomu. Atom wodoru jest wyjątkowy, ponieważ ma tylko jeden proton i żadnego neutronu w swoim jądrze. Liczba protonów w jądrze atomu, która jest charakterystyczna dla pierwiastka chemicznego, określa jego miejsce w układzie okresowym.

Neutron: Cząstka subatomowa bez ładunku (0) i jednostkowej masy (1). Neutron nie ma żadnego ładunku. Liczba neutronów wpływa na masę i radioaktywność atomu.

Elektron: Cząstka subatomowa o ładunku ujemnym (-1) i pomijalnej masie. Elektrony są najmniejszymi cząstkami w atomie. Są przyciągane przez ładunek dodatni protonów, dlatego krążą wokół jądra. Elektrony są znacznie mniejsze niż neutrony i protony.

Siły w atomie

Składniki atomu są utrzymywane razem przez trzy siły. Protony i neutrony są utrzymywane razem przez silne i słabe siły jądrowe.

Przyciąganie elektryczne utrzymuje elektrony i protony. Podczas gdy odpychanie elektryczne odpycha protony od siebie, przyciągająca siła jądrowa jest znacznie silniejsza niż odpychanie elektryczne. Silna siła, która wiąże ze sobą protony i neutrony, jest 1038 razy silniejsza niż grawitacja, ale działa w bardzo krótkim zasięgu, więc cząsteczki muszą być bardzo blisko siebie, aby odczuć jej działanie.

Liczba atomowa atomu

Liczba atomowa pierwiastka jest równa liczbie protonów w atomie pierwiastka lub liczbie elektronów w atomie pierwiastka.

Zatem atomy są elektrycznie obojętne, ponieważ liczba protonów jest równa liczbie elektronów.

Liczba masowa atomu

Ponieważ masa elektronu jest pomijalna, masa atomu jest sumą mas protonów i neutronów znajdujących się w jądrze.

Zrozumiemy to na kilku przykładach.

Atom wodoru: Jest zapisany jako \(\large_1^1 H\) . Atom wodoru ma 1 proton, 1 elektron i 0 neutronów.

Liczba atomowa atomu wodoru wynosi = p = e = 1

Liczba masowa atomu wodoru wynosi = p + n = 1

Atom tlenu: Jest zapisany jako \(\large_{8}^{16} O\) . Ma 8 protonów, 8 elektronów i 8 neutronów.

Liczba atomowa atomu tlenu wynosi = p = e = 8

Liczba masowa atomu wodoru wynosi = p + n = 8 + 8 = 16

Jak rozmieszczone są elektrony na tych orbitach?
Elektrony krążą wokół jądra po wyimaginowanej ścieżce zwanej orbitami lub powłokami. Pierwsza powłoka to K (poziom energetyczny 1, n = 1), druga powłoka to L (poziom energetyczny 2, n = 2), a następnie powłoka M (n = 3) itd. Liczbę elektronów w każdej powłoce określa się, korzystając z poniższej reguły:

Maksymalna liczba elektronów na każdej powłoce = 2 × n ²

• Powłoka K = ²ⁿ² = 2×1 = 2 elektrony
• Powłoka L = 2n ² = 2×2 ² = 2×4 = 8 elektronów
• Powłoka M = 2n ² = 2×3 ² = 2×9 = 18 elektronów
• Najbardziej zewnętrzna powłoka nie może mieć więcej niż 8 elektronów.

Przykład:

1) Atom sodu : Liczba protonów i elektronów wynosi 11, a liczba neutronów wynosi 12. p = 11, e = 11, n = 12
Konfiguracja elektronowa atomuNa jest następująca:

2) Atom azotu: p = 7, e = 7, n = 7

Konfiguracja elektronowa atomu azotu jest następująca:

Masa atomowa [względna masa atomowa]

Masa atomowa względna lub ciężar atomowy atomu jest definiowana jako liczba razy, ile razy jeden atom pierwiastka jest cięższy od \(^1/_{12}\) atomu węgla.

Izotopy

Izotopy to atomy tego samego pierwiastka, które mają tę samą liczbę atomową, ale różną liczbę masową. Przykład: Trzy naturalnie występujące izotopy wodoru to tryt \(\large_1^3 H\) : p = e = 1, n = 2
Deuter \(\large_1^2 H\) : p = e= 1, n = 1
Protium \(\large_1^1 H\) : p = e = 1, n = 0

Stabilna konfiguracja elektroniczna i niestabilna konfiguracja elektroniczna

Mówi się, że atom ma niestabilną konfigurację elektronową, gdy

• Ich walencja/zewnętrzna powłoka jest niekompletna.
• Mają tendencję do osiągania stabilnej konfiguracji elektronicznej poprzez dzielenie się lub pozyskiwanie/tracenie elektronów.
  Tak więc wszystkie powyższe przykłady: sód ( \(Na\) ), azot ( N ), tlen ( O ), wodór ( H ) mają niestabilną konfigurację elektronową.

Gazy szlachetne mają stabilną konfigurację elektronową, ponieważ ich powłoka zewnętrzna jest kompletna. Przykład:
Hel ( He )- Konfiguracja elektronowa: 2
Neon( Ne ) - Konfiguracja elektroniczna 2, 8

W jaki sposób atom o niestabilnej konfiguracji elektronowej osiąga stabilność?
Łączą się z atomami innych pierwiastków. Łączące się atomy redystrybuują swoje elektrony tak, że każdy łączący się atom osiąga stabilną konfigurację najbliższego gazu obojętnego (sprawdź najbliższy gaz obojętny dla Na i Cl ). Zrozumiemy to na przykładzie:

Atom Na : Konfiguracja elektronowa: 2,8,1
(najbliższym gazem obojętnym jest Ne , liczba atomowa 10)
Atom Cl : Konfiguracja elektronowa: 2, 8, 7
(najbliższym gazem obojętnym jest Ar, liczba atomowa 18)

Atom sodu ( Na ) i atom chloru ( Cl ) łączą się, tworząc związek chlorku sodu ( NaCl ) :
Atom Na traci jeden elektron z powłoki zewnętrznej, aby uzyskać stabilność [2, 8] , a atom Cl przyjmuje ten elektron, aby uzupełnić swoją powłokę zewnętrzną i uzyskać stabilność [2,8,8]

Należy pamiętać, że bardzo trudno jest pokazać dokładną lokalizację elektronu, ponieważ elektron nie ma prawie żadnej masy i krąży wokół niego z niewiarygodną prędkością. Z tego powodu elektrony są często pokazywane jako ujemnie naładowane chmury wokół jądra. Orbitale pokazują elektrony w różnych stanach energetycznych otaczające jądro. W miarę oddalania się od jądra poziom energii wzrasta. Jedyny elektron w najwyższym stanie energetycznym lub najbardziej zewnętrznych orbitalach bierze udział w reakcji chemicznej, nazywane są elektronami walencyjnymi i uczestniczą w wiązaniach chemicznych między atomami.

Istnieją różne teorie próbujące wyjaśnić naturę atomu.