Et atom er den minste enheten av partikler som eksisterer som et enkelt stoff, og kan gripe inn i en kjemisk kombinasjon. Gjennom århundrene var den begrensede kunnskapen som var om atomet, bare gjenstand for antagelser og antakelser, grunnen til at konkrete data ikke kunne oppnås før mange år senere. På 1700- og 1800-tallet antydet den engelske forskeren John Dalton eksistensen av atomer som en ekstremt liten enhet, hvor all materie ville være sammensatt, og tildelte dem masse og representerte dem som solide og udelelige sfærer.
Hva er et atom
Det er den minste enheten av materie, hvorav faste stoffer, væsker og gasser er sammensatt. Atomer grupperer seg sammen, og kan være av samme type eller forskjellige, for å danne molekyler, som igjen utgjør saken som de eksisterende kroppene består av. Imidlertid har forskere bestemt at bare 5% av den eksisterende substansen i universet består av atomer, siden mørk materie (som opptar mer enn 20% av universet) består av ukjente partikler, så vel som mørk energi ( som opptar 70%).
Navnet kommer fra Latin atomus, som betyr "udelelige", og de som ga den denne terminologien var de greske filosofene Democritus (460-370 f.Kr.) og Epicurus (341-270 f.Kr.).
Disse filosofene, som uten å ha eksperimentert, i jakten på et svar på spørsmålet om hva vi er laget av og virkelighetsforklaringen, konkluderte med at det var umulig å dele materie uendelig, at det måtte være et "cap", som betydde at den ville ha nådd minimumsgrensen for hva alle ting er laget av. Nevnte "topp" ble kalt et atom, siden den minste partikkel ikke lenger kunne deles og universet ville være sammensatt av det, bør det legges til at dette konseptet fortsatt er bevart i dag når vi snakker om hva et atom er.
Den består av en kjerne, der det er minst ett proton og samme antall nøytroner (hvis forening kalles "kjernen"), og minst 99, 94% av dens masse finnes i nevnte kjerne. De resterende 0, 06% består av elektronene som går i bane rundt kjernen. Hvis antall elektroner og protoner er det samme, er atomet elektrisk nøytralt; hvis den har flere elektroner enn protoner, vil ladningen være negativ og den bestemmes som et anion; og hvis antallet protoner overstiger elektronene, vil ladningen være positiv og kalt en kation.
Størrelsen er så liten (omtrent ti tusen milliontedel av en meter ) at hvis en gjenstand skulle deles en betydelig mengde ganger, ville det ikke være noe igjen av materialet som den var sammensatt av, men heller atomene til elementene som, i kombinasjon dannet de det, og disse er praktisk talt usynlige. Imidlertid har ikke alle typer atomer samme form og størrelse, da det vil avhenge av flere faktorer.
Elementer av et atom
Atomer har andre komponenter som utgjør dem kalt subatomiske partikler, som ikke kan eksistere uavhengig av hverandre, med mindre det er under spesielle og kontrollerte forhold. Disse partiklene er: elektroner, som har en negativ ladning; protoner, som har en positiv ladning; og nøytroner, hvis ladning er lik, noe som gjør dem elektrisk nøytrale. Protoner og nøytroner finnes i kjernen (sentrum) av atomet, og danner det som er kjent som en nukleon, og elektroner går i bane rundt kjernen.
protoner
Denne partikkelen finnes i atomkjernen, som utgjør en del av nukleonene, og ladningen er positiv. De gir omtrent 50% av massen til atomet, og massen tilsvarer 1836 ganger massen til et elektron. Imidlertid har de en litt mindre mengde masse enn nøytroner. Protonen er ikke en elementær partikkel, siden den består av tre kvarker (som er en type fermion, en av de to eksisterende elementære partiklene).
Mengden protoner i et atom er avgjørende for å definere typen element. For eksempel har karbonatom seks protoner, mens et hydrogenatom har et enkelt proton.
elektroner
De er de negative partiklene som kretser rundt atomkjernen. Massen er så liten at den regnes som engangsbruk. Normalt er mengden elektroner i et atom den samme som protonene, så begge ladninger avbryter hverandre.
Elektroner fra forskjellige atomer er bundet sammen av Coulomb (elektrostatisk) kraft, og ved å dele og utveksle fra et atom til et annet, forårsaker det kjemiske bindinger. Det er elektroner som kan være frie, uten å være knyttet til noe atom; og de som er knyttet til en, kan ha baner i forskjellige størrelser (jo større orbitalradius, desto større er energien i den).
Elektronet er en elementær partikkel, siden det er en type fermion (leptoner), og ingen andre elementer utgjør det.
nøytron
Det er den nøytrale subatomære partikkelen til atomet, det vil si at den har samme mengde positiv og negativ ladning. Massen er litt høyere enn protonene, og den danner atomkjernen.
Som protoner består nøytroner av tre kvarker: to synkende eller ned med en -1/3 ladning og en stigende eller oppover med en +2/3 ladning, noe som resulterer i en total ladning på null, noe som gir den nøytralitet. Et nøytron i seg selv kan ikke eksistere utenfor kjernen, siden dets gjennomsnittlige levetid utenfor kjernen er omtrent 15 minutter.
Mengden nøytroner i et atom bestemmer ikke dens natur, med mindre det er en isotop.
isotoper
De er en type atom, hvis nukleære sammensetning ikke er rettferdig ; det vil si at den har samme antall protoner, men et annet antall nøytroner. I dette tilfellet vil atomene som utgjør det samme elementet være forskjellige, differensiert av antall nøytroner de inneholder.
Det er to typer isotoper:
- Naturlig, finnes i naturen, som for hydrogenatom, som har tre (protium, deuterium og tritium); eller karbonatomet, som også har tre (karbon-12, karbon-13 og karbon-14; hver med forskjellige verktøy).
- Kunstige, som produseres i kontrollerte omgivelser, der subatomære partikler bombarderes, er ustabile og radioaktive.
Det er stabile isotoper, men denne stabiliteten er relativ, selv om de også er radioaktive, er deres forfallsperiode omfattende sammenlignet med eksistensen av planeten.
Hvordan elementene i et atom er definert
Et atom vil bli differensiert eller definert av flere faktorer, nemlig:
- Protonmengde: variasjonen i dette tallet kan resultere i et annet element, siden det avgjør hvilket kjemisk element det tilhører.
- Neutron Mengde: Angir elementets isotop.
Kraften som protoner tiltrekker seg elektroner med er elektromagnetisk ; mens den som tiltrekker protoner og nøytroner er kjernefysisk, hvis intensitet er større enn den første, som frastøter positivt ladede protoner fra hverandre.
Hvis antallet protoner i et atom er høyt, den elektromagnetiske kraften som frastøter dem, vil bli sterkere enn den kjernefysiske, er det sannsynlighet for at nukleonene blir utvist fra kjernen, noe som forårsaker kjernefysisk forfall, eller det som også kalles radioaktivitet. ; for senere å resultere i kjernefysisk transmutasjon, som er konvertering av ett element til et annet (alkymi).
Hva er en atommodell
Det er et skjema som er med på å definere hva et atom er, dets sammensetning, dets distribusjon og egenskapene det presenterer. Siden fødselen av begrepet har forskjellige atommodeller blitt utviklet, noe som gjorde at vi bedre kunne forstå strukturen av materie.
De mest representative atommodellene er:
Bohrs Atomic Model
Den danske fysikeren Niels Bohr (1885-1962), etter studier med sin professor, kjemikeren og også fysikeren Ernest Rutherford, ble inspirert av sistnevntes modell til å eksponere sin, og ta hydrogenatom som guide.
Bohrs atommodell består av et slags planetarisk system, der kjernen er i sentrum og elektronene beveger seg rundt den som planeter, i stabile og sirkulære baner, der den største sparer mer energi. Det inkluderer absorpsjon og utslipp av gasser, Max Planck-kvantiseringsteorien og den fotoelektriske effekten av
Albert Einstein
Elektroner kan hoppe fra en bane til en annen: hvis den går fra en til mindre til en annen med større energi, vil den øke et kvantum eller en mengde energi for hver bane den når; det motsatte skjer når det går fra høyere til lavere energi, hvor det ikke bare reduseres, men det mister det i form av stråling som lys (foton).
Imidlertid var Bohrs atommodell feil, da den ikke var aktuelt for andre typer atomer.
Daltons atommodell
John Dalton (1766-1844), matematiker og kjemiker, var banebrytende for utgivelsen av en vitenskapelig basert atommodell, der han forklarte at atomer likner biljardkuler, det vil si sfæriske.
Daltons atommodell uttaler i sin tilnærming (som han kalte "atomteori") at atomer ikke kan deles . Den fastslår også at atomene til det samme elementet har identiske kvaliteter, inkludert deres vekt og masse; at selv om de kan kombineres, forblir de udelelige med enkle forhold ; og at de kan kombineres i forskjellige proporsjoner med andre typer atomer for å lage forskjellige forbindelser (forening av to eller flere typer atomer).
Daltons atommodell var inkonsekvent, fordi den ikke forklarte tilstedeværelsen av subatomære partikler, siden tilstedeværelsen av elektron og proton var ukjent. Han var heller ikke i stand til å forklare radioaktivitetsfenomener eller strømmen til elektroner (katodestråler); Videre tar den ikke hensyn til isotoper (atomer av samme element med ulik masse).
Rutherfords Atomic Model
Denne modellen er oppvokst av fysikeren og kjemikeren Ernest Rutherford (1871-1937) og er en analogi med solsystemet . Rutherfords atommodell fastslår at den høyeste prosentandelen av massen til atomet og dets positive del finnes i kjernen (sentrum); og den negative delen, eller elektronene, roterer rundt den i elliptiske eller sirkulære baner, og det er et vakuum mellom dem. Dermed ble det den første modellen som skil atomet opp i kjernen og skorpen.
Fysikeren utførte eksperimenter, der han beregnet spredningsvinkelen til partiklene når han slo dem mot en gullfolie, og bemerket at noen spratt i inkongruøse vinkler, som konkluderte med at kjernen deres må være liten, men med høy tetthet. Takket være Rutherford, som var student av JJ Thomson, ble den første forestillingen om tilstedeværelsen av nøytroner også hatt. En annen bragd var spørsmålet om hvordan positive ladninger i kjernen kunne holde seg sammen i et så lite volum, noe som senere førte til oppdagelsen av en av de grunnleggende samhandlingene: den sterke atomkraften.
Rutherfords atommodell var inkonsekvent, da den motsatte Maxwells lover om elektromagnetisme ; det forklarte heller ikke fenomenene energistråling i overgangen til et elektron fra en tilstand med høy til lav energi.
Thomsons atomodell
Den ble eksponert av forskeren og vinneren av Nobelprisen for fysikk i 1906, Joseph John Thomson (1856-1940). Thomsons atommodell beskriver atomet som en positivt ladet sfærisk masse med elektroner satt inn i det, som en rosinpudding. Antallet elektroner i denne modellen var tilstrekkelig til å nøytralisere den positive ladningen, og fordelingen av den positive massen og elektronene var tilfeldig.
Han eksperimenterte med katodestråler: i et vakuumrør passerte han strømstråler med to plater, og produserte et elektrisk felt som avledet dem. Dermed bestemte han at elektrisitet var sammensatt av en annen partikkel; oppdage eksistensen av elektroner.
Thomsons atommodell var imidlertid kort, siden den aldri hadde akademisk aksept . Hans beskrivelse av atomets indre struktur var feil, og fordeling av ladninger, den tok ikke hensyn til eksistensen av nøytroner, og protoner var ukjente. Den forklarer heller ikke regelmessigheten til det periodiske elementet.
Til tross for dette tjente studiene hans som grunnlag for senere funn, siden fra denne modellen ble eksistensen av subatomære partikler kjent.
Atommasse
Representert med bokstaven A, kalles den totale massen til protonene og nøytronene som er inneholdt i et atom, uten å ta hensyn til elektronene, atommassen, siden dens masse er så liten at den kan kastes.
Isotoper er variasjoner av atomer av det samme elementet med samme antall protoner, men forskjellige antall nøytroner, så deres atommasse vil være forskjellig, selv når de er veldig like.
Atomnummer
Den er representert med bokstaven Z, og refererer til antall protoner som er inneholdt i et atom, som er det samme antall elektroner i det. Periodic Table of the Elements of Mendeléiev fra 1869 er bestilt fra minst til størst i henhold til atomnummeret.
