Ένα άτομο είναι η μικρότερη μονάδα σωματιδίων που υπάρχει ως απλή ουσία, η οποία μπορεί να εμπλέκεται σε χημικό συνδυασμό. Καθ 'όλη τη διάρκεια των αιώνων, η περιορισμένη γνώση που είχε για το άτομο, ήταν μόνο αντικείμενο εικασίας και υποθέσεων, έτσι ώστε συγκεκριμένα δεδομένα να μην μπορούσαν να ληφθούν παρά πολλά χρόνια αργότερα. Τον 18ο και 19ο αιώνα, ο Άγγλος επιστήμονας Τζον Ντάλτον πρότεινε την ύπαρξη ατόμων ως μια εξαιρετικά μικρή μονάδα, από την οποία θα αποτελούσε όλη η ύλη, και τους έδωσε μάζα και τα εκπροσώπησε ως στερεά και αδιαίρετα σφαίρες.
Τι είναι ένα άτομο
Πίνακας περιεχομένων
Είναι η ελάχιστη μονάδα ύλης, από την οποία συντίθενται στερεά, υγρά και αέρια. Τα άτομα ομαδοποιούνται, ικανά να είναι του ίδιου τύπου ή διαφορετικά, για να σχηματίσουν μόρια, τα οποία, με τη σειρά τους, αποτελούν το θέμα του οποίου συντίθενται τα σώματα που υπάρχουν. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι μόνο το 5% της ύλης στο σύμπαν αποτελείται από άτομα, καθώς η σκοτεινή ύλη (η οποία καταλαμβάνει περισσότερο από το 20% του σύμπαντος) αποτελείται από άγνωστα σωματίδια, καθώς και από σκοτεινή ενέργεια (που καταλαμβάνει το 70%).
Το όνομά του προέρχεται από το λατινικό άτομο, που σημαίνει "αδιαίρετο", και εκείνοι που το έδωσαν αυτή η ορολογία ήταν οι Έλληνες φιλόσοφοι Δημοκρίτης (460-370 π.Χ.) και ο Επίκουρος (341-270 π.Χ.).
Αυτοί οι φιλόσοφοι, οι οποίοι χωρίς να έχουν πειραματιστεί, αναζητώντας μια απάντηση στο ερώτημα του τι αποτελούμε και από την εξήγηση της πραγματικότητας, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ήταν αδύνατο να διαχωριστεί η ύλη άπειρα, ότι πρέπει να υπάρχει μια «κορυφή», που σήμαινε ότι θα είχε φτάσει στο ελάχιστο όριο από το οποίο αποτελούνται όλα τα πράγματα. Κάλεσαν το εν λόγω "ανώτερο" άτομο, αφού αυτό το ελάχιστο σωματίδιο δεν μπορούσε πλέον να διαιρεθεί και το σύμπαν θα αποτελούταν από αυτό. Πρέπει να προστεθεί ότι αυτή η ιδέα διατηρείται ακόμα σήμερα όταν πρόκειται για το άτομο.
Αποτελείται από έναν πυρήνα, όπου υπάρχει τουλάχιστον ένα πρωτόνιο και ο ίδιος αριθμός νετρονίων (του οποίου η ένωση ονομάζεται «πυρήνας») και τουλάχιστον το 99,94% της μάζας του βρίσκεται στον εν λόγω πυρήνα. Το υπόλοιπο 0,06% αποτελείται από τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα. Εάν ο αριθμός των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων είναι ο ίδιος, το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Αν έχει περισσότερα ηλεκτρόνια από πρωτόνια, το φορτίο του θα είναι αρνητικό και προσδιορίζεται ως ανιόν. και αν ο αριθμός των πρωτονίων υπερβαίνει τα ηλεκτρόνια, το φορτίο τους θα είναι θετικό και θα ονομάζεται κατιόν.
Το μέγεθός του είναι τόσο μικρό (περίπου δέκα χιλιάδες εκατοστά του μέτρου) που εάν ένα αντικείμενο χωριζόταν αρκετές φορές, δεν θα υπήρχε πλέον κανένα υλικό από το οποίο κατασκευάστηκε, αλλά τα άτομα των στοιχείων θα παρέμεναν. σε συνδυασμό, το σχημάτισαν και αυτά είναι πρακτικά αόρατα. Ωστόσο, δεν έχουν όλοι οι τύποι ατόμων το ίδιο σχήμα και μέγεθος, καθώς εξαρτάται από διάφορους παράγοντες.
Στοιχεία ενός ατόμου
Τα άτομα έχουν άλλα συστατικά που τα καθιστούν αποκαλούμενα υποατομικά σωματίδια, τα οποία δεν μπορούν να υπάρχουν ανεξάρτητα, εκτός αν υπό ειδικές και ελεγχόμενες συνθήκες. Αυτά τα σωματίδια είναι: ηλεκτρόνια, τα οποία έχουν αρνητικό φορτίο. πρωτόνια, τα οποία φορτίζονται θετικά · και νετρόνια, των οποίων το φορτίο είναι ίσο, που τα καθιστά ηλεκτρικά ουδέτερα. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια βρίσκονται στον πυρήνα (το κέντρο) του ατόμου, σχηματίζοντας αυτό που είναι γνωστό ως πυρήνας, και τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα.
Πρωτόνια
Αυτό το σωματίδιο βρίσκεται στον πυρήνα του ατόμου, σχηματίζοντας μέρος των νουκλεονίων και το φορτίο του είναι θετικό. Συνεισφέρουν περίπου το 50% της μάζας του ατόμου, και η μάζα τους είναι ισοδύναμη με 1836 φορές αυτή ενός ηλεκτρονίου. Ωστόσο, έχουν ελαφρώς μικρότερη μάζα από τα νετρόνια. Το πρωτόνιο δεν είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο, καθώς αποτελείται από τρία κουάρκ (που είναι ένας τύπος φερμίου, ένα από τα δύο υπάρχοντα στοιχειώδη σωματίδια).
Ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο είναι καθοριστικός για τον καθορισμό του τύπου του στοιχείου. Για παράδειγμα, το άτομο άνθρακα έχει έξι πρωτόνια, ενώ ένα άτομο υδρογόνου έχει μόνο ένα πρωτόνιο.
Ηλεκτρόνια
Είναι τα αρνητικά σωματίδια που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα του ατόμου. Η μάζα του είναι τόσο μικρή που θεωρείται αναλώσιμη. Κανονικά, ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο είναι ο ίδιος με αυτόν των πρωτονίων, οπότε και τα δύο φορτία ακυρώνουν το ένα το άλλο.
Τα ηλεκτρόνια διαφορετικών ατόμων συνδέονται με τη δύναμη Coulomb (ηλεκτροστατική) και όταν μοιράζονται και ανταλλάσσονται από το ένα άτομο στο άλλο, προκαλεί χημικούς δεσμούς. Υπάρχουν ηλεκτρόνια που μπορούν να είναι ελεύθερα, χωρίς να συνδέονται με οποιοδήποτε άτομο. και αυτά που συνδέονται με ένα, μπορούν να έχουν τροχιές διαφορετικών μεγεθών (όσο μεγαλύτερη είναι η τροχιακή ακτίνα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια που περιέχεται σε αυτό).
Το ηλεκτρόνιο είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο, καθώς είναι ένας τύπος φερμίου (λεπτόνια), και δεν αποτελείται από κανένα άλλο στοιχείο.
Νετρόνια
Είναι το υποατομικό ουδέτερο σωματίδιο του ατόμου, δηλαδή έχει την ίδια ποσότητα θετικού και αρνητικού φορτίου. Η μάζα του είναι ελαφρώς υψηλότερη από αυτή των πρωτονίων, με την οποία σχηματίζει τον πυρήνα του ατόμου.
Όπως τα πρωτόνια, τα νετρόνια αποτελούνται από τρία κουάρκ: δύο κατεβαίνοντας ή κάτω με ένα φορτίο -1/3 και ένα ανερχόμενο ή πάνω με φορτίο +2/3, με αποτέλεσμα ένα συνολικό φορτίο μηδέν, το οποίο του δίνει ουδετερότητα. Ένα νετρόνιο από μόνο του δεν μπορεί να υπάρχει έξω από τον πυρήνα, καθώς η μέση διάρκεια ζωής του έξω από τον πυρήνα είναι περίπου 15 λεπτά.
Η ποσότητα των νετρονίων σε ένα άτομο δεν καθορίζει τη φύση του, εκτός εάν είναι ένα ισότοπο.
Ισότοπα
Είναι ένας τύπος ατόμων, των οποίων η πυρηνική σύνθεση δεν είναι δίκαιη. Δηλαδή, έχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Σε αυτήν την περίπτωση, τα άτομα που απαρτίζουν το ίδιο στοιχείο θα είναι διαφορετικά, διαφοροποιημένα από τον αριθμό των νετρονίων που περιέχουν.
Υπάρχουν δύο τύποι ισοτόπων:
- Φυσικό, που βρίσκεται στη φύση, όπως το άτομο υδρογόνου, το οποίο έχει τρία (πρωτόνιο, δευτέριο και τρίτιο). ή το άτομο άνθρακα, το οποίο έχει επίσης τρία (άνθρακα-12, άνθρακα-13, και άνθρακα-14, το καθένα με διαφορετικά βοηθητικά προγράμματα).
- Τεχνητό, που παράγονται σε ελεγχόμενα περιβάλλοντα, στα οποία βομβαρδίζονται τα υποατομικά σωματίδια, είναι ασταθή και ραδιενεργά.
Υπάρχουν σταθερά ισότοπα, αλλά αυτή η σταθερότητα είναι σχετική, καθώς, παρόλο που είναι ραδιενεργά με τον ίδιο τρόπο, η περίοδος αποσύνθεσής τους είναι μεγάλη σε σύγκριση με την ύπαρξη του πλανήτη.
Πώς ορίζονται τα στοιχεία ενός ατόμου
Ένα άτομο θα διαφοροποιηθεί ή θα οριστεί από διάφορους παράγοντες, δηλαδή:
- Αριθμός πρωτονίων: η παραλλαγή σε αυτόν τον αριθμό μπορεί να οδηγήσει σε ένα διαφορετικό στοιχείο, καθώς καθορίζει σε ποιο χημικό στοιχείο ανήκει.
- Αριθμός νετρονίων: καθορίζει το ισότοπο του στοιχείου.
Η δύναμη με την οποία τα πρωτόνια προσελκύουν τα ηλεκτρόνια είναι ηλεκτρομαγνητική. ενώ αυτό που προσελκύει πρωτόνια και νετρόνια είναι πυρηνικό, του οποίου η ένταση είναι μεγαλύτερη από την πρώτη, η οποία απωθεί τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια το ένα από το άλλο.
Εάν ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο είναι υψηλός, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη που τα απωθεί θα γίνει ισχυρότερη από την πυρηνική, υπάρχει πιθανότητα τα νουκλεόνια να αποβληθούν από τον πυρήνα, προκαλώντας πυρηνική αποσύνθεση ή αυτό που είναι επίσης γνωστό ως ραδιενέργεια; να οδηγήσει αργότερα σε πυρηνικό μετασχηματισμό, που είναι η μετατροπή ενός στοιχείου σε άλλο (αλχημεία).
Τι είναι ένα ατομικό μοντέλο
Είναι ένα σχήμα που βοηθά στον καθορισμό του τι είναι ένα άτομο, τη σύνθεσή του, την κατανομή του και τα χαρακτηριστικά που παρουσιάζει. Από τη γέννηση του όρου, έχουν αναπτυχθεί διαφορετικά ατομικά μοντέλα, τα οποία μας επέτρεψαν να κατανοήσουμε καλύτερα τη δομή της ύλης.
Τα πιο αντιπροσωπευτικά ατομικά μοντέλα είναι:
Ατομικό μοντέλο Bohr
Ο Δανός φυσικός Niels Bohr (1885-1962), μετά από σπουδές με τον καθηγητή του, τον χημικό και επίσης τον φυσικό Ernest Rutherford, εμπνεύστηκε από το μοντέλο του τελευταίου να εκθέσει το δικό του, παίρνοντας το άτομο υδρογόνου ως οδηγό.
Το ατομικό μοντέλο του Bohr αποτελείται από ένα είδος πλανητικού συστήματος, στο οποίο ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο και τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω του σαν πλανήτες, σε σταθερές και κυκλικές τροχιές, όπου ο μεγαλύτερος αποθηκεύει περισσότερη ενέργεια. Περιλαμβάνει την απορρόφηση και την εκπομπή αερίων, τη θεωρία ποσοτικοποίησης του Max Planck και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο του
Albert Einstein
Τα ηλεκτρόνια μπορούν να πηδούν από τη μία τροχιά στην άλλη: εάν πηγαίνει από τη μία χαμηλότερη ενέργεια στην άλλη με υψηλότερη ενέργεια, θα αυξήσει ένα κβαντικό ενέργειας για κάθε τροχιά που φτάνει Το αντίθετο συμβαίνει όταν πηγαίνει από την υψηλότερη στην χαμηλότερη ενέργεια, όπου όχι μόνο μειώνεται, αλλά και την χάνει με τη μορφή ακτινοβολίας όπως το φως (φωτόνιο).
Ωστόσο, το ατομικό μοντέλο του Bohr είχε ελαττώματα, καθώς δεν ισχύει για άλλους τύπους ατόμων.
Ατομικό μοντέλο Dalton
Ο John Dalton (1766-1844), μαθηματικός και χημικός, πρωτοστάτησε στη δημοσίευση ενός ατομικού μοντέλου με επιστημονική βάση, στο οποίο δήλωσε ότι τα άτομα ήταν παρόμοια με τις μπάλες του μπιλιάρδου, δηλαδή, σφαιρικά.
Το ατομικό μοντέλο του Ντάλτον αποδεικνύει στην προσέγγισή του (την οποία ονόμασε «ατομική θεωρία») ότι τα άτομα δεν μπορούν να διαιρεθούν. Αποδεικνύει επίσης ότι τα άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν ίδιες ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένου του βάρους και της μάζας τους. ότι παρόλο που μπορούν να συνδυαστούν, παραμένουν αδιαίρετα με απλές σχέσεις. και ότι μπορούν να συνδυαστούν σε διαφορετικές αναλογίες με άλλους τύπους ατόμων για να δημιουργήσουν διάφορες ενώσεις (ένωση δύο ή περισσότερων τύπων ατόμων).
Αυτό το ατομικό μοντέλο του Dalton ήταν ασυνεπές, επειδή δεν εξήγησε την παρουσία υποατομικών σωματιδίων, καθώς η παρουσία του ηλεκτρονίου και του πρωτονίου ήταν άγνωστη. Ούτε μπορούσε να εξηγήσει τα φαινόμενα της ραδιενέργειας ή του ρεύματος των ηλεκτρονίων (καθοδικές ακτίνες). Επιπλέον, δεν λαμβάνει υπόψη τα ισότοπα (άτομα του ίδιου στοιχείου με διαφορετική μάζα).
Ατομικό μοντέλο Rutherford
Αναπτύχθηκε από τον φυσικό και χημικό Ernest Rutherford (1871-1937), αυτό το μοντέλο είναι μια αναλογία με το ηλιακό σύστημα. Το ατομικό μοντέλο του Rutherford αποδεικνύει ότι το υψηλότερο ποσοστό της μάζας του ατόμου και του θετικού του τμήματος βρίσκεται στον πυρήνα του (κέντρο). και το αρνητικό μέρος ή τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από αυτό σε ελλειπτικές ή κυκλικές τροχιές, με κενό μεταξύ τους. Έτσι, έγινε το πρώτο μοντέλο που διαχώρισε το άτομο σε πυρήνα και κέλυφος.
Ο φυσικός πραγματοποίησε πειράματα, στα οποία υπολόγισε τη γωνία σκέδασης των σωματιδίων όταν χτύπησαν ένα χρυσό φύλλο, και παρατήρησε ότι ορισμένα αναπήδησαν σε ασυνήθιστες γωνίες, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι ο πυρήνας τους πρέπει να είναι μικρός αλλά μεγάλης πυκνότητας. Χάρη στον Rutherford, ο οποίος ήταν μαθητής του JJ Thomson, είχε επίσης την πρώτη ιδέα για την παρουσία νετρονίων. Ένα άλλο επίτευγμα ήταν η δημιουργία ερωτήσεων σχετικά με το πώς τα θετικά φορτία στον πυρήνα θα μπορούσαν να παραμείνουν μαζί σε έναν τόσο μικρό όγκο, το οποίο αργότερα οδήγησε στην ανακάλυψη μιας από τις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις: την ισχυρή πυρηνική δύναμη.
Το ατομικό μοντέλο του Rutherford ήταν ασυνεπές, καθώς αντιφάσκει με τους νόμους του Maxwell για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Ούτε εξήγησε τα φαινόμενα της ενεργειακής ακτινοβολίας κατά τη μετάβαση ενός ηλεκτρονίου από μια κατάσταση υψηλής σε χαμηλή ενέργεια.
Το ατομικό μοντέλο του Thomson
Εκτέθηκε από τον επιστήμονα και νικητή του βραβείου Νόμπελ Φυσικής του 1906, Τζόζεφ Τζον Τόμσον (1856-1940). Το ατομικό μοντέλο του Thomson περιγράφει το άτομο ως θετικά φορτισμένη σφαιρική μάζα με ηλεκτρόνια που εισάγονται σε αυτό, σαν πουτίγκα σταφίδας. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε αυτό το μοντέλο ήταν επαρκής για την εξουδετέρωση του θετικού φορτίου και η κατανομή της θετικής μάζας και των ηλεκτρονίων ήταν τυχαία.
Πειραματίστηκε με καθοδικές ακτίνες: σε ένα σωλήνα κενού πέρασε τις τρέχουσες ακτίνες με δύο πλάκες, παράγοντας ένα ηλεκτρικό πεδίο που τις εκτρέπει. Έτσι, καθόρισε ότι η ηλεκτρική ενέργεια αποτελούταν από ένα άλλο σωματίδιο. ανακαλύπτοντας την ύπαρξη ηλεκτρονίων.
Ωστόσο, το ατομικό μοντέλο του Thomson ήταν σύντομο, χωρίς ακαδημαϊκή αποδοχή. Η περιγραφή του για την εσωτερική δομή του ατόμου ήταν λανθασμένη, καθώς και η κατανομή των φορτίων, δεν έλαβε υπόψη την ύπαρξη νετρονίων και δεν ήταν γνωστή για τα πρωτόνια. Ούτε εξηγεί την κανονικότητα του Περιοδικού Πίνακα των Στοιχείων.
Παρ 'όλα αυτά, οι μελέτες τους χρησίμευσαν ως βάση για μεταγενέστερες ανακαλύψεις, καθώς από αυτό το μοντέλο, ήταν γνωστό για την ύπαρξη υποατομικών σωματιδίων.
Ατομική μάζα
Αναπαριστάται με το γράμμα Α, η συνολική μάζα των πρωτονίων και των νετρονίων που περιέχεται σε ένα άτομο ονομάζεται ατομική μάζα, χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα ηλεκτρόνια, καθώς η μάζα τους είναι τόσο μικρή που μπορεί να απορριφθεί.
Τα ισότοπα είναι παραλλαγές ατόμων του ίδιου στοιχείου με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων, επομένως η ατομική τους μάζα θα είναι διαφορετική ακόμη και όταν είναι πολύ παρόμοια.
Ατομικός αριθμός
Αντιπροσωπεύεται από το γράμμα Z και αναφέρεται στον αριθμό των πρωτονίων που περιέχονται σε ένα άτομο, που είναι ο ίδιος αριθμός ηλεκτρονίων σε αυτό. Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων του Μεντελέφ του 1869, ταξινομείται από το μικρότερο στο μεγαλύτερο σύμφωνα με τον ατομικό αριθμό.
