Was ist ein Atom?

Ein Atom wird definiert als das kleinste Teilchen eines Stoffes, das für sich allein existieren oder mit anderen Atomen zu einem Molekül kombiniert werden kann.

Im Jahr 1808 veröffentlichte der berühmte englische Chemiker, Physiker und Meteorologe John Dalton seine Theorie des Atoms. Zu dieser Zeit wurden viele unerklärliche chemische Phänomene durch Daltons Theorie schnell aufgeklärt. Daher wurde die Theorie zum theoretischen Grundstein der Chemie. Die Postulate von Daltons Atomtheorie waren wie folgt.

• Alle Materie besteht aus kleinen, unteilbaren und unzerstörbaren Teilchen, die Atome genannt werden.

• Alle Atome desselben Elements haben identische Eigenschaften, unterscheiden sich aber von Atomen anderer Elemente.

• Atome verschiedener Elemente kombinieren, um ein Verbindungsmittel zu bilden.

• Eine chemische Reaktion ist nichts anderes als eine Umordnung dieser Atome.

• Atome können durch keine Mittel erschaffen oder zerstört werden.

Daltons Theorie hatte bestimmte Nachteile, wie z.B. heute wissen wir, dass Atome zerstört werden können. Auch variieren einige Atome desselben Elements in ihrer Masse (Isotope). Die Theorie erklärt auch nicht die Existenz von Allotropen.

Aber im modernen Zeitalter basiert das Konzept des Atoms auf den Vorteilen des Rutherford’schen Atommodells und des Bohr’schen Atommodells. Alle Substanzen bestehen aus Atomen. Alle Atome bestehen aus,

1. Kern

2. Elektronen

Kern des Atoms

Der Kern befindet sich im Zentrum des Atoms. Der Durchmesser des Kerns beträgt etwa 1/10000 des Durchmessers des gesamten Atoms. Fast die gesamte Masse des Atoms konzentriert sich in seinem Kern. Der Kern selbst besteht aus zwei Arten von Teilchen,

1. Proton

2. Neutron

Proton

Protonen sind positiv geladene Teilchen. Die Ladung jedes Protons beträgt 1,6 × 10-19 Coulomb. Die Anzahl der Protonen im Kern eines Atoms stellt die Ordnungszahl des Atoms dar.

Neutron

Neutronen haben keine elektrische Ladung. Das bedeutet, Neutronen sind elektrisch neutrale Teilchen. Die Masse jedes Neutrons entspricht der Masse des Protons.
Der Kern ist positiv geladen, da er positiv geladene Protonen enthält. Im Kern eines beliebigen Materials sind das Gewicht des Atoms und die radioaktiven Eigenschaften mit dem Kern verbunden.

Elektronen

Ein Elektron ist ein negativ geladenes Teilchen, das in den Atomen vorhanden ist. Die Ladung jedes Elektrons beträgt –1,6 × 10 – 19 Coulomb. Diese Elektronen umgeben den Kern. Einige Fakten über Elektronen in einem Atom sind aufgelistet und unten erklärt,

• Wenn ein Atom die gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen hat, ist das Atom elektrisch neutral, da die negative Ladung der Elektronen die positive Ladung der Protonen neutralisiert.

• Die Elektronen kreisen um den Kern in Schalen (auch Bahnen genannt).

• Auf die negativ geladenen Elektronen wird eine anziehende Kraft ausgeübt, die vom positiv geladenen Kern ausgeht. Diese anziehende Kraft wirkt als Zentripetalkraft, die für die Umlaufbewegung der Elektronen um den Kern erforderlich ist.

• Die Elektronen, die nahe am Kern liegen, sind stark mit dem Kern verbunden und es ist schwieriger, diese Elektronen aus dem Atom herauszuziehen, als die, die weiter vom Kern entfernt liegen.

• Die Struktur von Aluminiumatomen ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt-

• Um ein Elektron aus seiner Bahn zu entfernen, ist eine bestimmte Menge an Energie erforderlich. Die Energie, die benötigt wird, um das Elektron aus der ersten Bahn zu entfernen, ist viel größer als die Energie, die benötigt wird, um das Elektron aus der äußeren Bahn zu entfernen. Dies liegt daran, dass die anziehende Kraft, die der Kern auf die Elektronen in der ersten Bahn ausübt, viel größer ist als die anziehende Kraft, die auf die Elektronen in der äußeren Bahn ausgeübt wird. Ähnlich ist die Energie, die benötigt wird, um das Elektron aus der zweiten Bahn zu entfernen, kleiner als die Energie, die benötigt wird, um das Elektron aus der ersten Bahn zu entfernen, und größer als die Energie, die benötigt wird, um das Elektron aus der dritten Bahn zu entfernen. Daher können wir sagen, dass die Elektronen in der Bahn mit einer bestimmten Menge an Energie verbunden sind. Somit werden die Bahnen oder Schalen auch als Energieebenen bezeichnet.

• Die Energieebenen werden mit den Buchstaben K, L, M, N usw. bezeichnet. Dabei ist K die Bahn, die am nächsten am Kern liegt und die niedrigste Energieebene hat. Umgekehrt hat die äußerste Bahn die höchste Energieebene.

• Die maximale Anzahl von Elektronen in jeder Energieebene wird durch '2n2' gegeben, wobei n eine ganze Zahl ist und die "Hauptquantenzahl" repräsentiert. Für verschiedene Energieebenen sind der Wert von 'n' und die maximale Anzahl von Elektronen in der unten stehenden Tabelle angegeben.

• Die obige Formel (2n2) zur Bestimmung der maximalen Anzahl von Elektronen in jeder Schale hat einige Einschränkungen. Die Anzahl der Elektronen in der äußersten Schale (höchste Energieebene) kann nicht mehr als 8 überschreiten. Nehmen wir zum Beispiel das Atom des Calciums, es hat 20 Elektronen, die um seinen Kern kreisen. Gemäß der oben genannten Regel, also 2n2, wäre die Elektronenverteilung 2 Elektronen in der K-Ebene, 8 Elektronen in der L-Ebene und es würde noch 10 Elektronen übrig bleiben. Aber die Elektronen in der äußersten Energieebene dürfen 8 nicht überschreiten. Daher würden 8 Elektronen in der M-Ebene und 2 Elektronen in der nächsten Energieebene, also 2 Elektronen in der N-Ebene, gehen. Die Elektronenkonfiguration des Calciumatoms ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt-