Back to the topics list

atom

Allt material består av materia, och den grundläggande enheten för materia är atomen .

Atom är:

• Materiens grundläggande enhet.
• Den minsta partikeln av ett grundämne, som kanske existerar på egen hand eller inte.
• Atom är vidare delbart i protoner, elektroner och neutroner.

Grundläggande struktur för en atom:

• Atomer är byggda av subatomära partiklar - protoner, elektroner och neutroner.
• Protoner och neutroner finns i kärnan. Kärnan är belägen i atomens centrum.
• Elektronerna kretsar runt kärnan i banor.

P : protoner, N : Neutroner, E : Elektroner

Proton: Subatomär partikel med positiv laddning (+1) och massaenhet (1). Protonen är en positivt laddad partikel som är belägen i centrum av atomen i en atoms kärna. Väteatomen är unik genom att den bara har en enda proton och ingen neutron i sin kärna. Antalet protoner i en atoms kärna, som är karakteristiskt för ett kemiskt element, bestämmer dess plats i det periodiska systemet.

Neutron: Subatomär partikel utan laddning(0) och massaenhet(1). Neutronen har ingen laddning. Antalet neutroner påverkar atomens massa och radioaktivitet.

Elektron: Subatomär partikel med negativ laddning (-1) och försumbar massa. Elektroner är de minsta partiklarna i en atom. De attraheras av protonernas positiva laddning, vilket är anledningen till att de kretsar runt kärnan. Elektroner är mycket mindre än neutroner och protoner.

Krafter i en atom

Komponenterna i en atom hålls samman av tre krafter. Protoner och neutroner hålls samman av starka och svaga kärnkrafter.

Elektrisk attraktion håller elektroner och protoner. Medan elektrisk repulsion stöter bort protoner från varandra, är den attraherande kärnkraften mycket starkare än elektrisk repulsion. Den starka kraften som binder samman protoner och neutroner är 1038 gånger mer kraftfull än gravitationen, men den verkar över ett mycket kort intervall, så partiklar måste vara väldigt nära varandra för att känna dess effekt.

Atomnummer för en atom

Atomnumret för ett grundämne är lika med antalet protoner i ett grundämnes atom eller lika med antalet elektroner i ett grundämnes atom.

Därför är atomer elektriskt neutrala eftersom antalet protoner är lika med antalet elektroner.

Massnummer för en atom

Eftersom massan av en elektron är försumbar, är massan av en atom summan av massan av protoner och neutroner som finns i kärnan.

Låt oss förstå detta med några exempel.

Väteatom: Det skrivs som \(\large_1^1 H\) . En väteatom har 1 proton, 1 elektron och 0 neutroner.

Atomnumret för väteatomen är = p = e = 1

Massantalet för väteatomen är = p + n = 1

Syreatom: Det skrivs som \(\large_{8}^{16} O\) . Den har 8 protoner, 8 elektroner och 8 neutroner.

Atomnumret för syreatomen är = p = e = 8

Massantalet för väteatomen är = p + n = 8 + 8 = 16

Hur är elektronerna fördelade i dessa banor?
Elektroner kretsar runt kärnan i en tänkt bana som kallas banor eller skal. Det första skalet är K (energinivå 1, n = 1), det andra skalet är L (energinivå 2, n= 2) och sedan M -skalet (n = 3) och så vidare. Antalet elektroner i varje skal bestäms med hjälp av följande regel:

Maximalt antal elektroner i varje skal = 2 × n ²

• K skal = 2n ² = 2×1 = 2 elektroner
• L skal = 2n ² = 2×2 ² = 2×4 = 8 elektroner
• M skal = 2n ² = 2×3 ² = 2×9 = 18 elektroner
• Det yttre skalet kan inte ha mer än 8 elektroner.

Exempel:

1) Natriumatom : Antalet protoner och elektroner är 11 och antalet neutroner är 12. p = 11, e = 11, n = 12
Elektronisk konfiguration förNa atom är:

2) Kväveatom: p = 7, e = 7, n = 7

Elektronisk konfiguration för kväveatom är:

Atomvikt [Relativ atommassa]

Relativ atommassa eller atomvikt för en atom definieras som antalet gånger en atom i ett grundämne är tyngre än \(^1/_{12}\) för en kolatom.

Isotoper

Isotoper är atomer av samma grundämne med samma atomnummer men olika massnummer. Exempel: Tre naturligt existerande isotoper av väte är Tritium \(\large_1^3 H\) : p = e = 1, n = 2
Deuterium \(\large_1^2 H\) : p = e= 1, n = 1
Protium \(\large_1^1 H\) : p = e = 1, n = 0

Stabil elektronisk konfiguration och instabil elektronisk konfiguration

En atom sägs ha en instabil elektronisk konfiguration när

• Deras valens/yttersta skal är ofullständigt.
• De tenderar att uppnå stabil elektronisk konfiguration genom att dela eller vinna/förlora elektroner.
  Så alla ovanstående exempel Sodium( \(Na\) ), Nitrogen( N ), Oxygen( O ), Hydrogen( H ) har en instabil elektronisk konfiguration.

Ädelgaser har en stabil elektronisk konfiguration eftersom deras yttre skal är komplett. Exempel:
Helium( He )- Elektronisk konfiguration: 2
Neon( Ne ) - Elektronisk konfiguration 2, 8

Hur uppnår den instabila elektroniska konfigurationsatomen stabilitet?
De kombineras med andra elementatomer. Kombinerande atomer omfördelar sina elektroner så att varje kombinerande atom uppnår en stabil konfiguration av närmaste inerta gas (kontrollera den närmaste inerta gasen för Na och Cl ). Låt oss förstå detta med ett exempel:

Na atom : Elektronisk konfiguration: 2,8,1
(närmaste inerta gas är Ne , atomnummer 10)
Cl atom : Elektronisk konfiguration: 2, 8, 7
(närmaste inerta gas är Ar, atomnummer 18)

Natrium( Na )- och Klor( Cl )-atomen kombineras för att bilda natriumklorid( NaCl ) -förening:
Na atomen förlorar en elektron från det yttre skalet för att uppnå stabilitet [2, 8] och Cl atomen tar in denna elektron för att komplettera sitt yttre skal för att uppnå stabilitet [2,8,8]

Observera att det är mycket svårt att visa den exakta platsen för en elektron eftersom en elektron nästan inte har någon massa och kretsar runt den med otrolig hastighet. Av denna anledning visas elektroner ofta som negativt laddade moln runt kärnan. Orbitaler visar elektroner i olika energitillstånd som omger kärnan. När vi rör oss längre bort från kärnan ökar energinivån. Den enda elektronen i högsta energitillståndet eller yttersta orbitaler deltar i den kemiska reaktionen, de kallas valenselektroner och de är involverade i kemisk bindning mellan atomer.

Det finns olika teorier för att förklara atomens natur.