Co to jest atom?

Atom definiuje się jako najmniejszą cząstkę substancji, która może istnieć samodzielnie lub łączyć się z innymi atomami, tworząc cząsteczkę.

W roku 1808 słynny angielski chemik, fizyk i meteorolog John Dalton opublikował swoją teorię atomu. Wówczas wiele niezrozumiałych dotąd zjawisk chemicznych zostało szybko wyjaśnionych dzięki teorii Daltona. Stąd ta teoria stała się teoretycznym fundamentem chemii. Postulaty teorii atomowej Daltona były następujące.

• Wszystkie materiały składają się z małych, niedzielonych i nieniszczących się cząstek zwanych atomami.

• Wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają identyczne właściwości, ale różnią się od atomów innych pierwiastków.

• Atomy różnych pierwiastków łączą się, tworząc związek.

• Reakcja chemiczna to nic innego jak przeorganizowanie tych atomów.

• Atomy nie mogą być stworzone ani zniszczone żadnymi metodami.

Teoria Daltona miała pewne wady, takie jak: dziś wiemy, że atomy mogą być zniszczone. Ponadto niektóre atomy tego samego pierwiastka różnią się swoją masą (izotopy). Teoria ta również nie wyjaśnia istnienia allofaz.

Ale w nowoczesnej erze pojęcie atomu opiera się na połączeniu zalet modelu atomowego Rutherforda oraz modelu atomowego Bohra. Wszystkie substancje składają się z atomów. Każdy atom składa się z,

1. Jądro

2. Elektrony

Jądro atomu

Jądro znajduje się w centrum atomu. Średnica jądra wynosi około 1/10000 średnicy całego atomu. Prawie cała masa atomu jest skoncentrowana w jego jądrze. Samo jądro składa się z dwóch rodzajów cząstek,

1. Protony

2. Neutrony

Protony

Protony to dodatnio naładowane cząstki. Ładunek każdego protonu wynosi 1.6 × 10-19 Coulomb. Liczba protonów w jądrze atomu reprezentuje liczbę atomową atomu.

Neutrony

Neutrony nie mają żadnego ładunku elektrycznego. Oznacza to, że neutrony są elektrycznie neutralnymi cząstkami. Masa każdego neutronu jest równa masy protonu. Jądro jest dodatnio naładowane ze względu na obecność dodatnio naładowanych protonów. W dowolnym materiale, waga atomu i właściwości radioaktywne są związane z jądrem.

Elektrony

Elektron to ujemnie naładowana cząstka obecna w atomach. Ładunek każdego elektronu wynosi – 1.6 × 10– 19 Coulomb. Te elektrony otaczają jądro. Niektóre fakty dotyczące elektronów w atomie są wymienione i wyjaśnione poniżej,

• Jeśli atom ma taką samą liczbę protonów i elektronów, atom jest elektrycznie neutralny, ponieważ ujemny ładunek elektronów neutralizuje dodatni ładunek protonów.

• Elektrony krążą wokół jądra w powłokach (zwanych też orbitami).

• Siła przyciągania działa na ujemnie naładowane elektrony przez dodatnio naładowane jądro. Ta siła przyciągania działa jako siła dośrodkowa potrzebna do krążenia elektronów wokół jądra.

• Elektrony blisko jądra są mocno związane z jądrem, a ich usunięcie z atomu jest trudniejsze niż tych, które są dalej od jądra.

• Struktura atomów aluminium jest pokazana na rysunku poniżej-

• Do usunięcia elektronu z jego orbity wymagana jest określona ilość energii. Energię potrzebną do usunięcia elektronu z pierwszej orbity jest znacznie większa w porównaniu z energią potrzebną do usunięcia elektronu z zewnętrznej orbity. Wynika to z faktu, że siła przyciągania działająca na elektrony w pierwszej orbicie jest znacznie większa w porównaniu z siłą przyciągania działającą na elektrony zewnętrznej orbity. Podobnie, energia potrzebna do usunięcia elektronu z drugiej orbity będzie mniejsza w porównaniu z pierwszą orbity, ale większa niż trzecia. Możemy więc stwierdzić, że elektrony w orbicie są związane z określoną ilością energii. Stąd orbity lub powłoki są również nazywane poziomami energetycznymi.

• Poziomy energetyczne oznaczane są literami K, L, M, N itd., gdzie K to najbliższa orbity jądra i mająca najniższy poziom energetyczny. Z kolei najbardziej zewnętrzna orbita ma najwyższy poziom energetyczny.

• Maksymalna liczba elektronów w dowolnym poziomie energetycznym wyraża się wzorem ‘2n2’, gdzie n jest liczbą całkowitą i reprezentuje „liczbę kwantową główną”. Dla różnych poziomów energetycznych wartości ‘n’ i maksymalna liczba elektronów podane są w tabeli poniżej

• Wzór (2n2) używany do określania maksymalnej liczby elektronów w dowolnej powłoce, ma pewne ograniczenia. Liczba elektronów w najbardziej zewnętrznej powłoce (najwyższy poziom energetyczny) nie może przekroczyć 8. Na przykład rozważmy atom wapnia, który ma 20 elektronów krążących wokół jądra. Zgodnie z powyższym wzorem 2n2, rozkład elektronów będzie taki, że 2 elektrony w poziomie K, 8 elektronów w poziomie L i zostanie 10 elektronów. Ale liczba elektronów w najbardziej zewnętrznym poziomie energetycznym nie może przekroczyć 8. Stąd, w poziomie M będzie 8 elektronów, a pozostałe 2 elektrony pójdą do następnego poziomu energetycznego, czyli do poziomu N. Konfiguracja elektronowa atomu wapnia jest pokazana na rysunku poniżej-