Hvað er átóm?

Atómi er skilgreindur sem minnsti hluti stoffu sem getur stóð sjálfstætt eða verið sameinuð við aðra atóm til að mynda sameind.

Árið 1808 birti kjörtímarinn og loftfræðingurinn John Dalton úr England sitt kenningarkerfi um atóma. Í þeim tíma voru margar óþekktar efnihagir fljótt upplöst af Daltons kenningakerfi. Því kom kenningakerfið að staða sér sem grunnkenning rafmagnsfræðinnar. Skilyrði Daltons atómkenningar voru eins og hér fyrir neðan.

• Allt efni er samsett af litlum, ódeilanlegum og óskapadlegum hlutum sem kallað er atómum.

• Allir atómur sama stoffs hafa sömu eiginleika en miskilja sig frá atómum annarra stoffa.

• Atómur mismunandi stoffa sameinast til að mynda sameind.

• Rafmagnsgerð er ekki annað en endurnefnd á þessum atómum.

• Atómum má ekki skapa né eyða með neinum hætti.

Daltons kenningarkerfi hafði nokkrar veikleiki eins og að nú vissum við að atómum má eyða. Einnig eru sumir atómur sama stoffs misfjarvist í þyngd (isotopar). Kenningarkerfið hefur einnig ekki að segja fyrir um tilvist allotrópa.

En í nútíma byggist hugmyndin um atóm á að samsetja kostgildi Rutherford's atómkenningar og Bohr's atómkenningar. Allt efni er samsett af atómum. Allir atómur innihalda,

1. Kjarni

2. Rafelektrón

Kjarni atóms

Kjarninn er staðsettur í miðju atóms. Miðmál kjarnar er um 1/10000 miðmáls alls atóms. Nær all mikið atóms er samneyst í kjarnann. Kjarninn sérferst samanstendur af tveimur tegundum partikla,

1. Proton

2. Neutron

Proton

Proton eru jákvæða ladda partiklar. Ladda á hverju proton er 1.6 × 10-19 Coulomb. Fjöldi protona í kjarni atóms lýsir atómnum.

Neutron

Neutron hafa ekki neina elektríska ladda. Þ.e. neutron eru elektrísk óhlutverkandi partiklar. Mikið hvers neutron er jafnt mikið protona.
Kjarninn er jákvæður vegna nævnda jákvæða ladda protona. Í hvaða efni sem er, er þyngd atóms og geislavirkni tengd kjarnanum.

Rafelektrón

Rafelektrón er neikvæð ladda partikla sem finnst í atómum. Ladda á hverju rafelektróni er – 1.6 × 10 – 19 Coulomb. Þessi rafelektrón umgjörva kjarnann. Sumar fyrirrit um rafelektrón í atómi eru listar og lýst hér fyrir neðan,

• Ef atómur hefur sama fjölda protona og rafelektróna, er atómur elektrísk óhlutverkandi vegna þess að neikvæða ladda rafelektróna dregur upp jákvæða ladda protona.

• Rafelektrón snúa um kjarnann í hölum (sem kallað er spor).

• Aðdráttarafl er unnið af jákvæðu ladda kjarnanum á neikvæðu ladda rafelektrón. Þetta afl virkar sem sentripetalafl sem er nauðsynlegt fyrir snúning rafelektróna um kjarnann.

• Rafelektrón sem eru næst kjarnanum eru sterkt bundin við kjarnann og er erfitt að draga þau út (eyða) af atómi en þau sem eru langt frá kjarnanum.

• Bygging alúmíníumatóma er sýnd í myndinni hér fyrir neðan-

• Tiltekinn mikið orku er nauðsynlegt til að draga rafelektrón úr hans spori. Orkan sem er nauðsynlegt til að draga rafelektrón úr fyrsta spori er miklu meira heldur en orkan sem er nauðsynlegt til að draga rafelektrón úr ytri spori. Þetta er vegna að aðdráttarafl kjarnans á rafelektrón í fyrsta spori er miklu meira heldur en aðdráttarafl á rafelektrón í ytri spori. Sama má segja um orkan sem er nauðsynlegt til að draga rafelektrón úr öðru spori, það verður lægra heldur en fyrsta spori en hærra heldur en þriðja spori. Því getum við sagt að rafelektrón í spori eru tengd tiltekinni mikið orku. Þannig eru spori eða hölum einnig nefnd orkuástand.

• Orkuástand eru merkt með bókstöfum K, L, M, N, o.s.frv. Þar sem K er næsta spori til kjarnans og hefur lægstu orkuástand. Í móti, ytri spori hefur hæsta orkuástand.

• Mesti fjöldi rafelektróna í hvaða orkuástand sem er er gefinn með, ‘2n2’, þar sem, n er heiltala og lýsir „aðal kvantatala“. Fyrir mismunandi orkuástand er gildi ‘n’ og mesti fjöldi rafelektróna eins og sýnt er í töflunni hér fyrir neðan

• Formúlan (2n2) sem notuð er til að reikna mestan fjölda rafelektróna í hvaða spori sem er, hefur nokkrar takmarkanir. Fjöldi rafelektróna í ytri spori (hæsta orkuástand) má ekki vera meiri en 8. Til dæmis, athugum við atóm kalksins, hann hefur 20 rafelektrón sem snúa um kjarnann. Eftir formúlunni 2n2, mun dreifing rafelektróna vera 2 rafelektrón í K spori, 8 rafelektrón í L spori og það verður 10 rafelektrón eftir. En rafelektrón í ytri orkuástand má ekki vera fleiri en