Et atom er den minste enheten av partikler som eksisterer som en enkel substans, og som er i stand til å gripe inn i en kjemisk kombinasjon. Gjennom århundrene var den begrensede kunnskapen om atomet bare gjenstand for antagelser og antagelser, slik at konkrete data ikke kunne innhentes før mange år senere. På 1700- og 1800-tallet foreslo den engelske forskeren John Dalton at det eksisterte atomer som en ekstremt liten enhet, som all materie ville være sammensatt av, og tildelte dem masse og representerte dem som solide og udelelige sfærer.
Hva er et atom
Innholdsfortegnelse
Det er den minste enheten av materie, som faste stoffer, væsker og gasser består av. Atomer er gruppert sammen, for å kunne være av samme type eller forskjellige, for å danne molekyler, som igjen utgjør saken som eksisterende organer er sammensatt av. Forskere har imidlertid bestemt at bare 5% av materien i universet består av atomer, siden mørk materie (som opptar mer enn 20% av universet) består av ukjente partikler, samt mørk energi (som opptar 70%).
Navnet kommer fra det latinske atomus, som betyr "udelelig", og de som ga det denne terminologien var de greske filosofene Democritus (460-370 f.Kr.) og Epicurus (341-270 f.Kr.).
Disse filosofene, som, uten å ha eksperimentert, i jakten på svar på spørsmålet om hva vi er sammensatt av og forklaringen av virkeligheten, konkluderte med at det var umulig å dele materien uendelig, at det skulle være en "topp", noe som betydde at det ville ha nådd minimumsgrensen for hva alle ting består av. De kalte dette "topp" et atom, siden den minste partikkelen ikke lenger kunne deles og universet ville være sammensatt av det. Det bør legges til at dette konseptet fortsatt er bevart i dag når vi snakker om hva et atom er.
Den består av en kjerne, der det er minst en proton og det samme antallet nøytroner (hvis forening kalles et "nukleon), og minst 99,94% av massen er funnet i nevnte kjerne. De resterende 0,06% består av elektronene som kretser rundt kjernen. Hvis antall elektroner og protoner er det samme, er atomet elektrisk nøytralt; hvis den har flere elektroner enn protoner, vil ladningen være negativ og den bestemmes som et anion; og hvis antall protoner overstiger elektronene, vil ladningen være positiv og kalles kation.
Størrelsen er så liten (omtrent ti milliardedels meter) at hvis et objekt ble delt et betydelig antall ganger, ville det ikke lenger være noe av materialet det ble sammensatt fra, men elementene i elementene vil forbli at, i kombinasjon dannet de det, og disse er praktisk talt usynlige. Imidlertid har ikke alle typer atomer samme form og størrelse, da det vil avhenge av flere faktorer.
Elementer av et atom
Atomer har andre komponenter som utgjør dem kalt subatomære partikler, som ikke kan eksistere uavhengig, med mindre under spesielle og kontrollerte forhold. Disse partiklene er: elektroner som har en negativ ladning; protoner, som er positivt ladede; og nøytroner, hvis ladning er lik, noe som gjør dem elektrisk nøytrale. Protoner og nøytroner finnes i atomkjernen (sentrum) og danner det som er kjent som et nukleon, og elektroner kretser rundt kjernen.
Protoner
Denne partikkelen er funnet i atomkjernen og utgjør en del av nukleonene, og dens ladning er positiv. De bidrar med omtrent 50% av massen til atomet, og deres masse tilsvarer 1836 ganger massen til et elektron. Imidlertid har de litt mindre masse enn nøytroner. Protonen er ikke en elementær partikkel, siden den består av tre kvarker (som er en type fermion, en av de to eksisterende elementære partiklene).
Antallet protoner i et atom er avgjørende for å definere typen type. For eksempel har karbonatomet seks protoner, mens et hydrogenatom bare har ett proton.
Elektroner
De er de negative partiklene som kretser rundt atomkjernen. Massen er så liten at den regnes som engangsbruk. Normalt er antall elektroner i et atom det samme som protoner, så begge ladningene avbryter hverandre.
Elektronene til forskjellige atomer er koblet sammen av Coulomb- kraften (elektrostatisk), og når den deles og byttes fra ett atom til et annet, forårsaker det kjemiske bindinger. Det er elektroner som kan være frie, uten å være festet til noe atom; og de som er knyttet til en, kan ha baner av forskjellige størrelser (jo større orbital radius, desto større er energien som finnes i den).
Elektronet er en elementær partikkel, siden det er en type fermion (leptoner), og det er ikke utgjort av noe annet element.
Nøytroner
Det er atomens nøytrale partikkel, det vil si at den har samme mengde positiv og negativ ladning. Massen er litt høyere enn protonene, som den danner atomkjernen med.
I likhet med protoner er nøytroner sammensatt av tre kvarker: to synkende eller nedover med ladning -1/3 og en stigende eller oppover med ladning +2/3, noe som resulterer i en total ladning på null, noe som gir den nøytralitet. Et nøytron i seg selv kan ikke eksistere utenfor kjernen, siden dets gjennomsnittlige levetid utenfor kjernen er omtrent 15 minutter.
Mengden nøytroner i et atom bestemmer ikke dens natur, med mindre det er en isotop.
Isotoper
De er en type atomer, hvis kjernefysiske sammensetning ikke er rettferdig; det vil si at den har samme antall protoner, men et annet antall nøytroner. I dette tilfellet vil atomene som utgjør det samme elementet være forskjellige, differensiert med antall nøytroner de inneholder.
Det er to typer isotoper:
- Naturlig, finnes i naturen, slik som hydrogenatomet, som har tre (protium, deuterium og tritium); eller karbonatomet, som også har tre (karbon-12, karbon-13 og karbon-14; hver med forskjellige verktøy).
- Kunstige, som produseres i kontrollerte miljøer, hvor subatomære partikler bombes, er ustabile og radioaktive.
Det er stabile isotoper, men denne stabiliteten er relativ, siden, selv om de er radioaktive på samme måte, er deres oppløsningsperiode lang sammenlignet med eksistensen av planeten.
Hvordan elementene i et atom er definert
Et atom vil bli differensiert eller definert av flere faktorer, nemlig:
- Mengde protoner: variasjonen i dette tallet kan resultere i et annet element, da det bestemmer hvilket kjemisk element det tilhører.
- Antall nøytroner: spesifiserer isotopen til elementet.
Kraften som protoner tiltrekker seg elektroner med er elektromagnetisk; mens den som tiltrekker seg protonene og nøytronene er den kjernefysiske, hvis intensitet er større enn den første, som frastøter de positivt ladede protonene fra hverandre.
Hvis antallet protoner i et atom er høyt, vil den elektromagnetiske kraften som frastøter dem bli sterkere enn den kjernefysiske, det er en sannsynlighet for at nukleonene vil bli utvist fra kjernen, og produsere kjernefysisk oppløsning, eller det som også er kjent som radioaktivitet; for senere å resultere i kjernefysisk transmutasjon, som er konvertering av ett element til et annet (alkymi).
Hva er en atommodell
Det er et skjema som hjelper til med å definere hva et atom er, dets sammensetning, dets fordeling og egenskapene det presenterer. Siden begrepet ble født har forskjellige atommodeller blitt utviklet, som gjorde det mulig for oss å bedre forstå strukturen av materie.
De mest representative atommodellene er:
Bohr atommodell
Den danske fysikeren Niels Bohr (1885-1962), etter studier med professoren, kjemikeren og også fysikeren Ernest Rutherford, ble inspirert av sistnevntes modell for å avsløre sin egen og tok hydrogenatomet som en guide.
Bohrs atommodell består av et slags planetarisk system, der kjernen er i sentrum og elektroner beveger seg rundt den som planeter, i stabile og sirkulære baner, hvor den større lagrer mer energi. Det inkluderer absorpsjon og utslipp av gasser, Max Plancks kvantiseringsteori og den fotoelektriske effekten av
Albert Einstein
Elektroner kan hoppe fra en bane til en annen: hvis den går fra en med lavere energi til en annen med høyere energi, vil den øke et kvantum energi for hver bane den når; Det motsatte skjer når den går fra høyere til lavere energi, hvor den ikke bare avtar, men også mister den i form av stråling som lys (foton).
Imidlertid hadde Bohrs atommodell feil, da den ikke gjaldt for andre typer atomer.
Dalton atommodell
John Dalton (1766-1844), matematiker og kjemiker, var banebrytende for utgivelsen av en atommodell med vitenskapelig grunnlag, der han uttalte at atomene lignet biljardkuler, det vil si sfæriske.
Daltons atommodell fastslår i hans tilnærming (som han kalte "atomteori") at atomer ikke kan deles. Det fastslår også at atomene til det samme elementet har identiske kvaliteter, inkludert vekt og masse; at selv om de kan kombineres, forblir de udelelige med enkle forhold; og at de kan kombineres i forskjellige proporsjoner med andre typer atomer for å skape forskjellige forbindelser (forening av to eller flere typer atomer).
Denne atommodellen i Dalton var inkonsekvent, fordi den ikke forklarte tilstedeværelsen av de subatomære partiklene, siden tilstedeværelsen av elektronet og protonen var ukjent. Det kunne heller ikke forklare fenomenene radioaktivitet eller strømmen til elektroner (katodestråler); Videre tar det ikke hensyn til isotoper (atomer av samme element med forskjellig masse).
Rutherford atommodell
Oppvokst av fysikeren og kjemikeren Ernest Rutherford (1871-1937), er denne modellen en analogi med solsystemet. Rutherfords atommodell fastslår at den høyeste prosentandelen av atommassen og dens positive del finnes i kjernen (sentrum); og den negative delen eller elektronene, dreier seg om den i elliptiske eller sirkulære baner, med et vakuum mellom dem. Dermed ble det den første modellen for å skille atomet i kjerne og skall.
Fysikeren utførte eksperimenter der han beregnet spredningsvinkelen til partiklene når de traff en gullfolie, og la merke til at noen spratt i ujevne vinkler og konkluderte med at kjernen deres måtte være liten, men med stor tetthet. Takk til Rutherford, som var student av JJ Thomson, hadde også den første forestillingen om tilstedeværelsen av nøytroner. En annen prestasjon var heving av spørsmål om hvordan positive ladninger i kjernen kunne holde seg sammen i et så lite volum, som senere førte til oppdagelsen av en av de grunnleggende interaksjonene: den sterke atomkraften.
Rutherfords atommodell var inkonsekvent, da den stred mot Maxwells lover om elektromagnetisme; det forklarte heller ikke fenomenene energistråling i overgangen av et elektron fra en høy til lav energitilstand.
Thomsons atommodell
Den ble avslørt av forskeren og vinneren av Nobelprisen i fysikk 1906, Joseph John Thomson (1856-1940). Thomsons atommodell beskriver atomet som en positivt ladet sfærisk masse med elektroner satt inn i den, som en rosinpudding. Antall elektroner i denne modellen var tilstrekkelig til å nøytralisere den positive ladningen, og fordelingen av den positive massen og elektronene var tilfeldig.
Han eksperimenterte med katodestråler: i et vakuumrør passerte han strømstråler med to plater, og produserte et elektrisk felt som avbøyde dem. Dermed bestemte han seg for at elektrisitet var sammensatt av en annen partikkel; oppdage eksistensen av elektroner.
Imidlertid var Thomsons atommodell kort, uten akademisk aksept. Hans beskrivelse av atomens indre struktur var feil, så vel som fordelingen av ladninger, den tok ikke hensyn til eksistensen av nøytroner, og det var ikke kjent om protoner. Det forklarer heller ikke regelmessigheten til elementets periodiske system.
Til tross for dette tjente studiene deres som grunnlag for senere funn, siden det fra denne modellen var kjent om eksistensen av subatomære partikler.
Atommasse
Representert med bokstaven A, kalles den totale massen av protonene og nøytronene som finnes i et atom, atommasse, uten å ta hensyn til elektronene, siden massen er så liten at den kan kastes.
Isotoper er variasjoner av atomer av det samme elementet med samme antall protoner, men et annet antall nøytroner, så deres atommasse vil være forskjellig selv når de er veldig like.
Atomnummer
Den er representert med bokstaven Z, og refererer til antall protoner som finnes i et atom, som er det samme antallet elektroner i det. Mendeleevs periodiske system for elementene fra 1869, er ordnet fra minste til største etter atomnummer.
