Mikä on atomi?

Aatomi määritellään pienimmäksi aineen osaksi, joka voi olemassaolla itsenäisesti tai yhdistyä muiden atomien kanssa muodostaakseen molekyylin.

Vuonna 1808 kuuluisa englantilainen kemisti, fysiikko ja meteorologi John Dalton julkaisi teorian aatomista. Tuolloin monet selittämättömät kemialliset ilmiöt saivat nopeasti ratkaisun Daltonin teorian avulla. Siksi teoria tuli kemian teoreettiseksi perustaksi. Daltonin aatomiteorian postulaatit olivat seuraavat.

• Kaikki aine on koostumassa pienistä jaettavista ja tuhoamattomista osista, joita kutsutaan atomeiksi.

• Kaikki saman elementin aatomet ovat identtisiä ominaisuuksiltaan, mutta eroavat muiden elementtien aatoimia.

• Eri elementtien aatomet yhdistyvät muodostaakseen yhdisteen.

• Kemiallinen reaktio on vain näiden aatomen uudelleenjärjestely.

• Aatomeja ei voida luoda tai tuhota millään keinoin.

Daltonin teoriassa oli tietyitä puutteita, kuten nykyään tiedetään, että aatomeja voidaan tuhota. Lisäksi jotkut saman elementin aatomet vaihtelevat massaltaan (isotopit). Teoria epäonnistuu myös selittämään allotrooppisten muotojen olemassaoloa.

Mutta nykypäivänä aatomin käsite perustuu Rutherfordin aatomimallin ja Bohrin aatomimallin etujen yhdistämiseen. Kaikki aineet koostuvat atomeista. Kaikki aatomet sisältävät,

1. Ydin

2. Elektronit

Aatomin ydin

Ydin sijaitsee aatomin keskellä. Ytimen halkaisija on noin 1/10000 koko aatomin halkaisijasta. Lähes koko aatomin massa on keskittynyt sen ytimeen. Ydin itse koostuu kahdesta eri tavasta partikkeleista,

1. Protoni

2. Neutroni

Protoni

Protonit ovat positiivisesti varautuneita partikkeleita. Jokaisen protonin varaus on 1.6 × 10-19 Coulomb. Protonien määrä aatomin ytimessä edustaa aatomin atomilukua.

Neutroni

Neutronit eivät omaa sähkövarauksia. Tarkoittaa, että neutronit ovat sähköisesti neutraaleja partikkeleita. Jokaisen neutronin massa on sama kuin protonin massa.
Ydin on positiivisesti varautunut positiivisesti varautuneiden protonien vuoksi. Minkä tahansa materiaalin paino ja radioaktiiviset ominaisuudet liittyvät ytimeen.

Elektronit

Elektroni on negatiivisesti varautunut partikkeli, joka on läsnä aatomeissa. Jokaisen elektronin varaus on – 1.6 × 10 – 19 Coulomb. Nämä elektronit ympäröivät ydintä. Jotkin elektronien aatomin ominaisuudet on lueteltu ja selitetty alla,

• Jos aatomi on sama määrä protoneja ja elektronit, aatomi on sähköisesti neutraali, koska elektronien negatiivinen varaus neutralisoi protonien positiivisen varauksen.

• Elektronit kiertävät ympäröivää ydintä kuorissa (myös kutsuttu orbiiteiksi).

• Negatiivisesti varautuneilla elektronilla on voima, joka vetää ne positiivisesti varautuneen ytimen toimesta. Tämä vetovoima toimii keskipakoisena voimana, jota tarvitaan elektronien kiertämiseen ympäröivän ytimen ympäri.

• Elektronit, jotka ovat lähempänä ydintä, ovat tiiviissä sidoksissa ytimeen, ja on vaikeampaa irrottaa (poistaa) näitä elekronit aatomin kuin ne, jotka ovat kauempana ydintä.

• Alumiinin aatomin rakenne on näkyvissä alla olevassa kuvassa-

• Tietty määrä energiaa vaaditaan elektronin poistamiseen orbitista. Energia, joka vaaditaan elektronin poistamiseen ensimmäisestä orbitista, on paljon enemmän verrattuna energiaan, joka vaaditaan elektronin poistamiseen ulkoisesta orbitista. Tämä johtuu siitä, että ytimen vetovoima elektronien suhteen ensimmäisessä orbitissa on paljon suurempi kuin ulkoisen orbitin elektronien suhteen. Samalla tavalla energia, joka vaaditaan elektronin poistamiseen toisesta orbitista, on vähemmän verrattuna ensimmäiseen orbitiin ja enemmän verrattuna kolmanteen orbitiin. Siksi voimme sanoa, että elektronit orbitissa ovat yhdistetty tiettyyn energiamäärään. Näin ollen orbitit tai kuoret viitataan myös energiatasojen.

• Energian tasot merkitään kirjaimilla K, L, M, N jne. K on lähin ytimeen oleva orbitti ja sillä on matalin energiataso. Vastavasti uloin orbitti on korkein energiataso.

• Mikä tahansa energiatason maksimi elektronimäärä on '2n2', missä n on kokonaisluku ja edustaa "pääkvanttilukua". Eri energiatasoille n:n arvo ja maksimi elektronimäärä on annettu alla olevassa taulukossa

• Edellä mainittu kaava (2n2) maksimielektronimäärän määrittämiseksi mikä tahansa kuori, on joitakin rajoituksia. Ulkoisessa kuorissa (korkeimmassa energiatasossa) olevien elektronien määrä ei voi ylittää kahdeksaa. Esimerkiksi kalsiumin aatomin tapauksessa, siinä on 20 elektronia, jotka kiertävät ympäröivää ydintä. Kaavan mukaan 2n2, elektronien jakautuminen on 2 elektronia K-tasolla, 8 elektronia L-tasolla ja on saldo 10 elektronia. Mutta ulkoisessa energiatasossa olevien elektronien määrä ei voi ylittää kahdeksaa. Siksi M-tasolla on 8 elektronia ja saldo 2 elektronia menee seuraavaan energiatasoon, eli 2 elektronia menee N