Back to the topics list

атом

Все материальные объекты состоят из материи, а основной единицей материи является атом .

Атом — это:

• Основная единица материи.
• Наименьшая частица элемента, которая может существовать или не существовать сама по себе.
• Атом далее делится на протоны, электроны и нейтроны.

Базовая структура атома:

• Атомы состоят из субатомных частиц — протонов, электронов и нейтронов.
• Протоны и нейтроны находятся в ядре. Ядро расположено в центре атома.
• Электроны вращаются вокруг ядра по орбитам.

P : протоны, N : нейтроны, E : электроны

Протон: субатомная частица с положительным зарядом (+1) и единичной массой (1). Протон — это положительно заряженная частица, которая находится в центре атома в ядре атома. Атом водорода уникален тем, что в его ядре есть только один протон и нет нейтрона. Число протонов в ядре атома, что является характеристикой химического элемента, определяет его место в периодической таблице.

Нейтрон: субатомная частица без заряда (0) и единичной массы (1). Нейтрон не имеет заряда. Количество нейтронов влияет на массу и радиоактивность атома.

Электрон: субатомная частица с отрицательным зарядом (-1) и незначительной массой. Электроны — самые маленькие частицы в атоме. Они притягиваются положительным зарядом протонов, поэтому вращаются вокруг ядра. Электроны намного меньше нейтронов и протонов.

Силы в атоме

Компоненты атома удерживаются вместе тремя силами. Протоны и нейтроны удерживаются вместе сильными и слабыми ядерными силами.

Электрическое притяжение удерживает электроны и протоны. В то время как электрическое отталкивание отталкивает протоны друг от друга, притягивающая ядерная сила намного сильнее электрического отталкивания. Сильное взаимодействие, связывающее протоны и нейтроны, в 1038 раз мощнее гравитации, но оно действует на очень коротком расстоянии, поэтому частицы должны находиться очень близко друг к другу, чтобы почувствовать его эффект.

Атомный номер атома

Атомный номер элемента равен числу протонов в атоме элемента или равен числу электронов в атоме элемента.

Следовательно, атомы электрически нейтральны, поскольку число протонов равно числу электронов.

Массовое число атома

Поскольку масса электрона пренебрежимо мала, масса атома представляет собой сумму масс протонов и нейтронов, присутствующих в ядре.

Давайте разберем это на нескольких примерах.

Атом водорода: Записывается как \(\large_1^1 H\) . Атом водорода имеет 1 протон, 1 электрон и 0 нейтронов.

Атомный номер атома водорода = p = e = 1

Массовое число атома водорода равно = p + n = 1.

Атом кислорода: записывается как \(\large_{8}^{16} O\) . Он имеет 8 протонов, 8 электронов и 8 нейтронов.

Атомный номер атома кислорода = p = e = 8

Массовое число атома водорода равно = p + n = 8 + 8 = 16.

Как электроны распределены по этим орбитам?
Электроны вращаются вокруг ядра по воображаемому пути, называемому орбитами или оболочками. Первая оболочка — это K (энергетический уровень 1, n = 1), вторая оболочка — это L (энергетический уровень 2, n = 2), а затем оболочка M (n = 3) и так далее. Количество электронов в каждой оболочке определяется с помощью следующего правила:

Максимальное число электронов в каждой оболочке = 2 × n ²

• K оболочка = 2n ² = 2×1 = 2 электрона
• L оболочка = 2n ² = 2×2 ² = 2×4 = 8 электронов
• M оболочка = 2n ² = 2×3 ² = 2×9 = 18 электронов
• На самой внешней оболочке не может быть более 8 электронов.

Пример:

1) Атом натрия : число протонов и электронов равно 11, а число нейтронов равно 12. p = 11, e = 11, n = 12
Электронная конфигурация атомаNa :

2) Атом азота: p = 7, e = 7, n = 7

Электронная конфигурация атома азота:

Атомный вес [Относительная атомная масса]

Относительная атомная масса или атомный вес атома определяется как число раз, во сколько раз один атом элемента тяжелее \(^1/_{12}\) атома углерода.

Изотопы

Изотопы — это атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковое атомное число, но разное массовое число. Пример: Три существующих в природе изотопа водорода — это тритий \(\large_1^3 H\) : p = e = 1, n = 2
Дейтерий \(\large_1^2 H\) : p = e= 1, n = 1
Протий \(\large_1^1 H\) : p = e = 1, n = 0

Стабильная электронная конфигурация и нестабильная электронная конфигурация

Говорят, что атом имеет нестабильную электронную конфигурацию, когда

• Их валентная/внешняя оболочка не завершена.
• Они стремятся достичь стабильной электронной конфигурации путем обмена или приобретения/потери электронов.
  Итак, все приведенные выше примеры натрия ( \(Na\) ), азота ( N ), кислорода ( O ), водорода ( H ) имеют нестабильную электронную конфигурацию.

Благородные газы имеют стабильную электронную конфигурацию, поскольку их внешняя оболочка завершена. Пример:
Гелий ( He ) - Электронная конфигурация: 2
Неон ( Ne ) - Электронная конфигурация 2, 8

Каким образом нестабильная электронная конфигурация атома достигает стабильности?
Они объединяются с атомами других элементов. Объединяющиеся атомы перераспределяют свои электроны так, что каждый объединяющийся атом достигает устойчивой конфигурации ближайшего инертного газа (проверьте ближайший инертный газ для Na и Cl ). Давайте разберем это на примере:

Атом Na : Электронная конфигурация: 2,8,1
(ближайший инертный газ — Ne , атомный номер 10)
Атом Cl : Электронная конфигурация: 2, 8, 7
(ближайший инертный газ — Ar, атомный номер 18)

Атомы натрия ( Na ) и хлора ( Cl ) объединяются, образуя соединение хлорида натрия ( NaCl ) :
Атом Na теряет один электрон из внешней оболочки, чтобы достичь стабильности [2, 8] , а атом Cl принимает этот электрон, чтобы завершить свою внешнюю оболочку и обрести стабильность [2,8,8].

Обратите внимание, что очень сложно показать точное местоположение электрона, поскольку электрон почти не имеет массы и вращается вокруг него с невероятной скоростью. По этой причине электроны часто изображаются как отрицательно заряженные облака вокруг ядра. Орбитали показывают электроны в разных энергетических состояниях, окружающие ядро. По мере удаления от ядра уровень энергии увеличивается. Единственный электрон в наивысшем энергетическом состоянии или самые внешние орбитали принимают участие в химической реакции, их называют валентными электронами , и они участвуют в химических связях между атомами.

Существуют различные теории , объясняющие природу атома.