Kas ir atoms?

Atoms definē kā mazāko daļiņu, kas var eksistēt pašā, vai apvienoties ar citiem atomiem, lai veidotu molekulu.

Gadā 1808 slavenais angļu ķīmiķis, fiziķis un meteorologs Džons Daltons publicēja savu teoriju par atomu. Šajā laikā Daļtona teorija ātri atvēra daudzus neizskaidrotus ķīmiskos fenomenus. Tādējādi teorija kļuva par teorētisko pamatu ķīmijai. Daļtona atomteorijas postulāti bija šādi.

• Visa materija sastāv no maziem nedalāmajiem un nesīkstāmajiem daļiņām, ko sauc par atomiem.

• Visi viena elementa atomi ir identiski, bet atšķiras no citu elementu atomiem.

• Dažādu elementu atomi savienojas, lai veidotu savienojumu.

• Ķīmiskā reakcija ir tikai šo atomu pārgrupēšana.

• Atomus nevar radīt vai iznīcināt nekādiem līdzekļiem.

Daļtona teorijai bija noteikti trūkumi, piemēram, mēs zinām, ka atomus var iznīcināt. Arī daži no viena elementa atomiem atšķiras savā masā (izotopi). Teorija nevar izskaidrot alotrūpu pastāvēšanu.

Tomēr modernajā laikmetā atoms balstās uz Rūterforda un Bohra atommodēlu priekšrocību apvienošanu. Visas vielas sastāv no atomiem. Visi atomi sastāv no,

1. Kerns

2. Elektroni

Atoma kerns

Kerns atrodas atomā centrā. Kerns diametrs ir aptuveni 1/10000 no vesela atomā diametra. Gandrīz visa atomā masa koncentrējas tā kernā. Kerns sastāv no diviem dažādiem daļiņām,

1. Protons

2. Neitrons

Protons

Protoni ir pozitīvi ielādētas daļiņas. Katra protona ielāde ir 1.6 × 10-19 Kulonu. Kernā esošo protonu skaits attēlo atomā skaitli.

Neitrons

Neitroni nav elektromagnētiski ielādēti. Tas nozīmē, ka neitroni ir elektriski neitrālas daļiņas. Katra neitrona masa ir vienāda ar protona masu. Kerns ir pozitīvi ielādēts, jo tajā ir pozitīvi ielādēti protoni. Jebkurā vielā atomā masa un radioaktīvās īpašības saistītas ar kernu.

Elektroni

Elektrons ir negativi ielādēta daļiņa, kas atrodas atomā. Katra elektrona ielāde ir – 1.6 × 10 – 19 Kulonu. Šie elektroni apkārt apgriežas kernam. Daži fakti par atomā esošajiem elektroniem ir uzskaitīti un izskaidroti zemāk,

• Ja atomā ir vienāds skaits protonu un elektronu, tad atoms ir elektriski neitrāls, jo elektronu negatīvā ielāde neutralizē protonu pozitīvo ielādi.

• Elektroni apgriežas kernā apklājumos (arī saukti par orbītām).

• Negativi ielādētiem elektroniem tiek izdarīta spēka darbība no pozitīvi ielādētā kerns. Šī spēka darbība strādā kā centripetālā spēka, kas nepieciešama elektronu apgriešanai ap kernu.

• Elektronu, kas atrodas tuvāk kernam, ir ciešāk saistīti ar kernu, un to ir grūtāk izvilkt (noņemt) no atomā, nekā tiem, kas atrodas tālāk no kerns.

• Alumīna atomu struktūra ir parādīta zemāk redzamajā attēlā-

• Lai izvilktu elektronu no tā orbitas, nepieciešama noteikta enerģijas daudzums. Enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai izvilktu elektronu no pirmās orbītas, ir daudz lielāks salīdzinājumā ar enerģiju, kas nepieciešama, lai izvilktu elektronu no ārējās orbītas. Tas ir tāpēc, ka spēka darbība, ko kerns izdara uz elektroniem pirmajā orbītā, ir daudz lielāka salīdzinājumā ar spēka darbību, ko izdara elektroniem ārējās orbītās. Līdzīgi, enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai izvilktu elektronu no otrās orbītas, būs mazāks salīdzinājumā ar pirmo orbītu, bet lielāks salīdzinājumā ar trešo orbītu. Tādējādi, var secināt, ka elektronu orbītās ir saistīta ar noteiktu enerģijas daudzumu. Tādēļ, orbītas vai apklājumi tiek arī saukti par enerģijas līmeņiem.

• Enerģijas līmeņus apzīmē ar burtiem K, L, M, N utt. Kur, K ir tuvākā orbīta kernam un tā enerģijas līmenis ir viszemākais. Savukārt, ārējākā orbīta ir ar visaugstāko enerģijas līmeni.

• Jebkura enerģijas līmeņa maksimālais elektronu skaits ir dots formulā ‘2n2’, kur, n ir vesels skaitlis un pārstāv “galveno kvantu numuru”. Dažādiem enerģijas līmeņiem vērtība ‘n’ un maksimālais elektronu skaits ir dota tabulā zemāk

• Augstākā enerģijas līmeņa (ārējās orbītas) elektronu skaits nevar pārsniegt 8. Piemēram, ņemiet vērā kalcija atomu, kurā apgriežas 20 elektroni ap kernu. Saskaņā ar augstāk minēto formulā 2n2, elektronu sadalījums būs 2 elektroni K līmenī, 8 elektroni L līmenī un paliek 10 elektroni. Bet augstākā enerģijas līmeņa elektronu skaits nevar pārsniegt 8. Tādējādi, M līmenī būs 8 elektroni, un paliek 2 elektroni, kas dodas nākamajā enerģijas līmenī, t.i., 2 elektroni dodas N līmenī. Kalcija atomu elektronu konfigurācija ir parādīta zemāk redzamajā attēlā-