Back to the topics list

атом

Весь матеріал складається з матерії, а фундаментальною одиницею матерії є атом .

Атом це:

• Основна одиниця речовини.
• Найменша частинка елемента, яка може існувати або не існувати сама по собі.
• Атом далі ділиться на протони, електрони та нейтрони.

Основна будова атома:

• Атоми побудовані з субатомних частинок - протонів, електронів і нейтронів.
• Протони і нейтрони містяться в ядрі. Ядро розташоване в центрі атома.
• Електрони обертаються навколо ядра по орбітах.

P : протони, N : нейтрони, E : електрони

Протон: субатомна частинка з позитивним зарядом (+1) і одиничною масою (1). Протон - це позитивно заряджена частинка, яка знаходиться в центрі атома в ядрі атома. Атом водню унікальний тим, що в його ядрі є лише один протон і немає нейтрона. Кількість протонів у ядрі атома, характерна для хімічного елемента, визначає його місце в періодичній системі.

Нейтрон: субатомна частинка без заряду (0) і одиничної маси (1). Нейтрон не має заряду. Кількість нейтронів впливає на масу і радіоактивність атома.

Електрон: субатомна частинка з негативним зарядом (-1) і незначною масою. Електрони — найменші частинки в атомі. Вони притягуються до позитивного заряду протонів, тому обертаються навколо ядра. Електрони набагато менші за нейтрони та протони.

Сили в атомі

Компоненти атома утримуються трьома силами. Протони і нейтрони утримуються разом сильними і слабкими ядерними силами.

Електричне тяжіння утримує електрони та протони. Хоча електричне відштовхування відштовхує протони один від одного, притягуюча ядерна сила набагато сильніша за електричне відштовхування. Сильна сила, яка зв’язує разом протони та нейтрони, у 1038 разів сильніша за гравітацію, але вона діє на дуже короткий діапазон, тому частинки мають бути дуже близько одна до одної, щоб відчути її вплив.

Атомний номер атома

Атомний номер елемента дорівнює числу протонів в атомі елемента або дорівнює числу електронів в атомі елемента.

Отже, атоми електрично нейтральні, оскільки кількість протонів дорівнює кількості електронів.

Масове число атома

Оскільки маса електрона незначна, маса атома дорівнює сумі мас протонів і нейтронів, присутніх у ядрі.

Давайте розберемося в цьому на кількох прикладах.

Атом Гідрогену: записується як \(\large_1^1 H\) . Атом водню має 1 протон, 1 електрон і 0 нейтронів.

Атомний номер атома Гідрогену = p = e = 1

Масове число атома Гідрогену = p + n = 1

Атом кисню: записується як \(\large_{8}^{16} O\) . Він має 8 протонів, 8 електронів і 8 нейтронів.

Атомний номер атома Оксигену = p = e = 8

Масове число атома Гідрогену = p + n = 8 + 8 = 16

Як розподіляються електрони на цих орбітах?
Електрони обертаються навколо ядра по уявній траєкторії, яка називається орбітами або оболонками. Перша оболонка – K (рівень енергії 1, n = 1), друга оболонка – L (рівень енергії 2, n = 2), потім оболонка M (n = 3) і так далі. Кількість електронів у кожній оболонці визначається за наступним правилом:

Максимальна кількість електронів у кожній оболонці = 2 × n ²

• K оболонка = 2n ² = 2×1 = 2 електрони
• L оболонка = 2n ² = 2×2 ² = 2×4 = 8 електронів
• M оболонка = 2n ² = 2×3 ² = 2×9 = 18 електронів
• Зовнішня оболонка не може містити більше 8 електронів.

приклад:

1) Атом натрію : кількість протонів і електронів дорівнює 11, а кількість нейтронів дорівнює 12. p = 11, e = 11, n = 12
Електронна конфігурація атомаNa :

2) Атом Нітрогену: p = 7, e = 7, n = 7

Електронна конфігурація атома Нітрогену така:

Атомна вага [відносна атомна маса]

Відносна атомна маса або атомна вага атома визначається як кількість разів, коли один атом елемента важчий за \(^1/_{12}\) атома вуглецю.

Ізотопи

Ізотопи - це атоми одного елемента з однаковим атомним номером, але різним масовим числом. Приклад: три ізотопи водню, які існують у природі, — тритій \(\large_1^3 H\) : p = e = 1, n = 2
Дейтерій \(\large_1^2 H\) : p = e= 1, n = 1
Протій \(\large_1^1 H\) : p = e = 1, n = 0

Стабільна електронна конфігурація та нестабільна електронна конфігурація

Кажуть, що атом має нестабільну електронну конфігурацію, коли

• Їх валентна/зовнішня оболонка неповна.
• Вони прагнуть досягти стабільної електронної конфігурації шляхом спільного використання або отримання/втрати електронів.
  Таким чином, усі наведені вище приклади Натрій( \(Na\) ), Нітроген( N ), Оксиген( O ), Гідроген( H ) мають нестабільну електронну конфігурацію.

Благородні гази мають стабільну електронну конфігурацію, оскільки їх зовнішня оболонка завершена. приклад:
Гелій ( He ) - Електронна конфігурація: 2
Neon( Ne ) - Електронна конфігурація 2, 8

Як атом нестабільної електронної конфігурації досягає стабільності?
Вони сполучаються з атомами інших елементів. Атоми, що об’єднуються, перерозподіляють свої електрони так, що кожен атом, що об’єднується , досягає стабільної конфігурації найближчого інертного газу (перевірте найближчий інертний газ для Na та Cl ). Розберемося в цьому на прикладі:

Атом Na : Електронна конфігурація: 2,8,1
(найближчим інертним газом є Ne , атомний номер 10)
Атом Cl : Електронна конфігурація: 2, 8, 7
(найближчий інертний газ Ar, атомний номер 18)

Атом натрію ( Na ) і хлору ( Cl ) об’єднуються, утворюючи сполуку хлорид натрію ( NaCl ) :
Атом Na втрачає один електрон із зовнішньої оболонки, щоб досягти стабільності [2, 8] , а атом Cl приймає цей електрон, щоб завершити свою зовнішню оболонку, щоб отримати стабільність [2,8,8]

Зверніть увагу, що дуже важко показати точне місце розташування електрона, оскільки електрон майже не має маси і обертається навколо нього з неймовірною швидкістю. З цієї причини електрони часто зображують у вигляді негативно заряджених хмар навколо ядра. Орбіталі показують електрони в різних енергетичних станах, що оточують ядро. Коли ми віддаляємося від ядра, рівень енергії зростає. Єдиний електрон у найвищому енергетичному стані або крайніх орбіталях бере участь у хімічній реакції, їх називають валентними електронами , і вони беруть участь у хімічному зв’язку між атомами.

Існують різні теорії , які пояснюють природу атома.