Что такое атом?

Атом определяется как наименьшая частица вещества, которая может существовать самостоятельно или объединяться с другими атомами для образования молекулы.

В 1808 году известный английский химик, физик и метеоролог Джон Дальтон опубликовал свою теорию атома. В то время многие необъясненные химические явления быстро получили объяснение благодаря теории Дальтона. Поэтому теория стала теоретической основой химии. Постулаты атомной теории Дальтона были следующими.

• Все вещества состоят из малых неделимых и неразрушимых частиц, называемых атомами.

• Все атомы одного элемента имеют одинаковые свойства, но отличаются от атомов других элементов.

• Атомы разных элементов объединяются, чтобы образовать соединение.

• Химическая реакция — это всего лишь перестановка этих атомов.

• Атомы не могут быть созданы или уничтожены никакими средствами.

Теория Дальтона имела некоторые недостатки, например, сегодня мы знаем, что атомы могут быть уничтожены. Кроме того, некоторые атомы одного и того же элемента различаются по массе (изотопы). Теория также не объясняет существование аллотропов.

Но в современную эпоху концепция атома основана на объединении достоинств атомной модели Резерфорда и атомной модели Бора. Все вещества состоят из атомов. Все атомы состоят из,

1. Ядра

2. Электронов

Ядро атома

Ядро расположено в центре атома. Диаметр ядра составляет около 1/10000 диаметра всего атома. Почти вся масса атома сосредоточена в его ядре. Ядро само состоит из двух видов частиц,

1. Протонов

2. Нейтронов

Протон

Протоны — это положительно заряженные частицы. Заряд каждого протона составляет 1,6 × 10-19 Кулон. Число протонов в ядре атома представляет собой атомный номер атома.

Нейтрон

Нейтроны не имеют электрического заряда. То есть, нейтроны — это электрически нейтральные частицы. Масса каждого нейтрона равна массе протона.
Ядро имеет положительный заряд из-за наличия положительно заряженных протонов. В любом материале вес атома и радиоактивные свойства связаны с ядром.

Электроны

Электрон — это отрицательно заряженная частица, присутствующая в атомах. Заряд каждого электрона составляет –1,6 × 10 – 19 Кулон. Эти электроны окружают ядро. Некоторые факты об электронах в атоме приведены и объяснены ниже,

• Если атом имеет одинаковое число протонов и электронов, атом электрически нейтрален, так как отрицательный заряд электронов нейтрализует положительный заряд протонов.

• Электроны вращаются вокруг ядра в оболочках (также называемых орбитами).

• На отрицательно заряженные электроны действует сила притяжения, исходящая от положительно заряженного ядра. Эта сила притяжения служит центростремительной силой, необходимой для вращения электронов вокруг ядра.

• Электроны, находящиеся ближе к ядру, тесно связаны с ядром, и их сложнее вытянуть (удалить) из атома, чем те, которые находятся дальше от ядра.

• Структура атомов алюминия показана на рисунке ниже-

• Для удаления электрона из его орбиты требуется определенное количество энергии. Энергия, необходимая для удаления электрона из первой орбиты, значительно больше, чем энергия, необходимая для удаления электрона из внешней орбиты. Это связано с тем, что сила притяжения, действующая на электроны в первой орбите, значительно больше, чем сила притяжения, действующая на электроны внешней орбиты. Аналогично, энергия, необходимая для удаления электрона из второй орбиты, будет меньше, чем из первой, и больше, чем из третьей. Таким образом, можно сказать, что электроны в орбитах связаны с определенным количеством энергии. Поэтому орбиты или оболочки также называют уровнями энергии.

• Уровни энергии обозначаются буквами K, L, M, N и т. д., где K — это ближайшая орбита к ядру и имеющая наименьший уровень энергии. Наоборот, внешняя орбита имеет самый высокий уровень энергии.

• Максимальное число электронов на любом уровне энергии определяется формулой ‘2n2’, где n — целое число и представляет собой «основное квантовое число». Для различных уровней энергии значения n и максимальное число электронов приведены в таблице ниже

• Вышеупомянутая формула (2n2) для определения максимального числа электронов на любой оболочке имеет некоторые ограничения. Число электронов во внешней оболочке (наиболее высоком уровне энергии) не может превышать 8. Например, рассмотрим атом кальция, который имеет 20 электронов, вращающихся вокруг своего ядра. Согласно формуле выше, 2n2, распределение электронов будет таким: 2 электрона на уровне K, 8 электронов на уровне L, и останется 10 электронов. Но число электронов во внешнем уровне энергии не может превышать 8. Поэтому на уровне M будет 8 электронов, а оставшиеся 2 электрона перейдут на следующий уровень энергии, то есть 2 электрона перейдут на уровень N. Электронная конфигурация атома кальция показана на рисунке ниже-