Vad är en atom?

En atom definieras som den minsta partikeln av en substans som kan existera för sig själv eller kombineras med andra atomer för att bilda ett molekyl.

År 1808 publicerade den berömde engelska kemisten, fysikern och meteorologen John Dalton sin teori om atom. På den tiden blev många oklara kemiska fenomen snabbt förklarade genom Daltons teori. Därför blev teorin en teoretisk grundval för kemin. Postulaten i Daltons atomteori var följande.

• Alla ämnen är sammansatta av små odelbara och oförgängliga partiklar som kallas atomer.

• Alla atomer av samma grundämne har identiska egenskaper men skiljer sig från atomer av andra grundämnen.

• Atomer av olika grundämnen kombineras för att bilda ett förening.

• En kemisk reaktion är inget annat än en omarrangering av dessa atomer.

• Atomer kan inte skapas eller förstöras på något sätt.

Daltons teori hade vissa brister, som till exempel att vi idag vet att atomer kan förstöras. Dessutom varierar vissa atomer av samma grundämne i sin massa (isotoper). Teorin lyckas också inte förklara existensen av allotroper.

Men i modern tid baseras konceptet om atom på att kombinera fördelarna med Rutherfords atommodell och Bohrs atommodell. Alla ämnen är sammansatta av atomer. Alla atomer består av,

1. Kärna

2. Elektroner

Atomkärnan

Kärnan ligger i mitten av atomen. Kärnans diameter är cirka 1/10000 av hela atomens diameter. Något av hela atomens massa är koncentrerad i dess kärna. Kärnan består av två typer av partiklar,

1. Proton

2. Neutron

Proton

Protoner är positivt laddade partiklar. Laddningen på varje proton är 1,6 × 10-19 Coulomb. Antalet protoner i kärnan av en atom representerar atomens atomnummer.

Neutron

Neutroner har ingen elektrisk laddning. Det betyder att neutroner är elektriskt neutrala partiklar. Massan av varje neutron är lika med massan av protonen. Kärnan är positivt laddad på grund av de positivt laddade protonerna. I alla material är vikten av atom och radioaktiva egenskaper associerade med kärnan.

Elektroner

Ett elektron är en negativt laddad partikel som finns i atomer. Laddningen på varje elektron är – 1,6 × 10 – 19 Coulomb. Dessa elektroner omger kärnan. Några fakta om elektroner i en atom är listade och förklarade nedan,

• Om en atom har samma antal protoner och elektroner, är atomen elektriskt neutral eftersom den negativa laddningen hos elektronerna neutraliserar den positiva laddningen hos protonerna.

• Elektronerna rör sig runt kärnan i skal (även kallade banor).

• En dragkraft utövas på de negativt laddade elektronerna av den positivt laddade kärnan. Denna dragkraft fungerar som centripetalkraft som krävs för elektronernas rörelse runt kärnan.

• De elektroner som är nära kärnan är starkare bundna till kärnan och det är svårare att dra ut (avlägsna) dessa elektroner från atomen än de som ligger långt ifrån kärnan.

• Strukturen av aluminiumatomer visas i figuren nedan-

• En viss mängd energi krävs för att ta bort elektronen från dess bana. Energin som krävs för att ta bort elektronen från den inre banan är mycket större jämfört med energin som krävs för att ta bort elektronen från den yttre banan. Detta beror på att dragkraften utövad av kärnan på elektronerna i den inre banan är mycket större jämfört med dragkraften utövad på elektronerna i den yttre banan. På samma sätt kommer energin som krävs för att ta bort elektronen från den andra banan att vara mindre jämfört med den första banan och större än den tredje banan. Således kan vi säga att elektronerna i banorna är associerade med en viss mängd energi. Därför kallas banorna eller skal även för energinivåer.

• Energinitverna betecknas med bokstäverna K, L, M, N, etc. Varav K är den närmaste banan till kärnan och har den lägsta energinivån. Omvänt har den yttre banan den högsta energinivån.

• Det maximala antalet elektroner i någon energinivå ges av, '2n2', där n är ett heltal och representerar "huvudkvanttalet". För olika energinivåer ges värdet av 'n' och det maximala antalet elektroner i tabellen nedan

• Formeln (2n2) som används för att fastställa det maximala antalet elektroner i vilket skal som helst, har vissa begränsningar. Antalet elektroner i den yttre banan (högsta energinivån) kan inte överstiga 8. Till exempel, låt oss betrakta kaliumatomen, den har 20 elektroner som cirkulerar runt dess kärna. Enligt formeln ovan, dvs. 2n2, kommer elektronfördelningen att vara 2 elektroner i K-nivå, 8 elektroner i L-nivå och det kommer att finnas 10 elektroner i balans. Men elektronerna i den yttre energinivån kan inte överstiga 8. Därför kommer det att finnas 8 elektroner i M-nivå och 2 elektroner i balans kommer att gå till nästa energinivå, dvs. 2 elektroner kommer att gå till N-nivå. Elektronkonfigurationen för kaliumatomen visas i figuren nedan-