Атом является наименьшей единицей частиц существующих в качестве простого вещества, будучи в состоянии вмешиваться в химической комбинации. На протяжении веков ограниченные знания об атоме были лишь предметом предположений и предположений, так что конкретные данные можно было получить только много лет спустя. В XVIII и XIX веках английский ученый Джон Дальтон предположил, что атомы существуют как чрезвычайно маленькие единицы, из которых будет состоять вся материя, и присвоил им массу и представил их как твердые и неделимые сферы.
Что такое атом
Содержание
Это минимальная единица материи, из которой состоят твердые тела, жидкости и газы. Атомы группируются вместе, могут быть одного или разных типов, образовывать молекулы, которые, в свою очередь, составляют материю, из которой состоят существующие тела. Однако ученые определили, что только 5% материи во Вселенной состоит из атомов, поскольку темная материя (которая занимает более 20% Вселенной) состоит из неизвестных частиц, а также темной энергии (что занимает 70%).
Его название происходит от латинского atomus, что означает «неделимый», и те, кто дал ему эту терминологию, были греческими философами Демокритом (460–370 до н.э.) и Эпикуром (341–270 до н.э.).
Эти философы, которые, не экспериментируя, в поисках ответа на вопрос о том, из чего мы состоим, и объяснения реальности, пришли к выводу, что невозможно бесконечно делить материю, что должна быть «вершина», что означало, что он достиг бы минимального предела того, из чего состоят все вещи. Они назвали эту "вершину" атомом, так как эта минимальная частица больше не могла быть разделена, и Вселенная могла бы состоять из нее. Следует добавить, что эта концепция все еще сохраняется сегодня, когда говорят о том, что такое атом.
Оно состоит из ядра, в котором есть по крайней мере один протон и такое же количество нейтронов (их объединение называется «нуклоном»), и по крайней мере 99,94% его массы находится в указанном ядре. Остальные 0,06% составляют электроны, вращающиеся вокруг ядра. Если количество электронов и протонов одинаково, атом электрически нейтрален; если в нем больше электронов, чем протонов, его заряд будет отрицательным и он будет определен как анион; и если количество протонов превышает количество электронов, их заряд будет положительным и называется катионом.
Его размер настолько мал (приблизительно десятимиллиардная часть метра), что если бы объект был разделен значительное количество раз, не было бы никакого материала, из которого он был составлен, но атомы элементов остались бы такими, вместе они образовали его, и они практически не видны. Однако не все типы атомов имеют одинаковую форму и размер, так как это будет зависеть от нескольких факторов.
Элементы атома
У атомов есть другие составляющие их компоненты, называемые субатомными частицами, которые не могут существовать независимо, если только они не находятся в особых и контролируемых условиях. Этими частицами являются: электроны, имеющие отрицательный заряд; протоны, которые заряжены положительно; и нейтроны с одинаковым зарядом, что делает их электрически нейтральными. Протоны и нейтроны находятся в ядре (центре) атома, образуя так называемый нуклон, а электроны вращаются вокруг ядра.
Протоны
Эта частица находится в ядре атома, входит в состав нуклонов, и ее заряд положительный. На их долю приходится около 50% массы атома, а их масса в 1836 раз больше массы электрона. Однако они имеют немного меньшую массу, чем нейтроны. Протон не является элементарной частицей, поскольку он состоит из трех кварков (который является разновидностью фермиона, одной из двух существующих элементарных частиц).
Количество протонов в атоме имеет решающее значение при определении типа элемента. Например, у атома углерода шесть протонов, а у атома водорода только один протон.
Электроны
Это отрицательные частицы, вращающиеся вокруг ядра атома. Его масса настолько мала, что считается одноразовым. Обычно количество электронов в атоме такое же, как и у протонов, поэтому оба заряда компенсируют друг друга.
Электроны разных атомов связаны кулоновской силой (электростатической), и когда они делятся и передаются от одного атома к другому, это вызывает химические связи. Есть электроны, которые могут быть свободными, не будучи прикрепленными к какому-либо атому; а те, которые связаны с одним, могут иметь орбиты разного размера (чем больше радиус орбиты, тем больше энергия, содержащаяся в нем).
Электрон - элементарная частица, поскольку он представляет собой разновидность фермиона (лептонов) и не состоит из каких-либо других элементов.
Нейтронов
Это субатомная нейтральная частица атома, то есть она имеет одинаковое количество положительного и отрицательного заряда. Его масса немного больше, чем у протонов, с которыми он образует ядро атома.
Как и протоны, нейтроны состоят из трех кварков: два нисходящих или нисходящих с зарядом -1/3 и один восходящий или восходящий с зарядом +2/3, в результате чего общий заряд равен нулю, что придает ему нейтральность. Сам по себе нейтрон не может существовать вне ядра, так как его средняя продолжительность жизни вне ядра составляет около 15 минут.
Количество нейтронов в атоме не определяет его природу, если только он не изотоп.
Изотопы
Они представляют собой тип атомов, ядерный состав которых несправедлив; то есть в нем такое же количество протонов, но другое количество нейтронов. В этом случае атомы, составляющие один и тот же элемент, будут разными и будут различаться по количеству содержащихся в них нейтронов.
Есть два типа изотопов:
- Природные, встречающиеся в природе, такие как атом водорода, которых три (протий, дейтерий и тритий); или атом углерода, который также имеет три (углерод-12, углерод-13 и углерод-14; каждый с разной полезностью).
- Искусственные, которые производятся в контролируемой среде, в которой бомбардируются субатомные частицы, поскольку они нестабильны и радиоактивны.
Существуют стабильные изотопы, но указанная стабильность относительна, поскольку, хотя они одинаково радиоактивны, период их распада долгий по сравнению с существованием планеты.
Как определяются элементы атома
Атом будет дифференцироваться или определяться несколькими факторами, а именно:
- Количество протонов: изменение этого числа может привести к другому элементу, поскольку оно определяет, к какому химическому элементу он принадлежит.
- Количество нейтронов: указывает изотоп элемента.
Сила, с которой протоны притягивают электроны, является электромагнитной; в то время как тот, который притягивает протоны и нейтроны, является ядерным, интенсивность которого больше, чем у первого, который отталкивает положительно заряженные протоны друг от друга.
Если количество протонов в атоме велико, электромагнитная сила, которая их отталкивает, станет сильнее ядерной, есть вероятность того, что нуклоны будут вытеснены из ядра, вызывая ядерный распад или то, что также известно как радиоактивность.; чтобы позже привести к ядерной трансмутации, то есть превращению одного элемента в другой (алхимия).
Что такое атомная модель
Это схема, которая помогает определить, что такое атом, его состав, распределение и характеристики, которые он представляет. С момента зарождения этого термина были разработаны различные атомные модели, которые позволили нам лучше понять структуру материи.
Наиболее представительными атомными моделями являются:
Атомная модель Бора
Датский физик Нильс Бор (1885-1962) после исследований у своего профессора, химика, а также физика Эрнеста Резерфорда, был вдохновлен моделью последнего, чтобы раскрыть свою собственную, взяв за основу атом водорода.
Атомная модель Бора представляет собой своего рода планетную систему, в которой ядро находится в центре, а электроны движутся вокруг него, как планеты, по стабильным и круговым орбитам, где большая из них хранит больше энергии. Он включает поглощение и испускание газов, теорию квантования Макса Планка и фотоэлектрический эффект
Альберт Эйнштейн
Электроны могут прыгать с одной орбиты на другую: если он переходит с одной орбиты с более низкой энергией на другую с более высокой энергией, он будет увеличивать квант энергии для каждой орбиты, которую он достигает; Обратное происходит, когда энергия переходит от более высокой к более низкой, где она не только уменьшается, но и теряет ее в виде излучения, такого как свет (фотон).
Однако у атомной модели Бора были недостатки, поскольку она была неприменима для других типов атомов.
Атомная модель Дальтона
Джон Дальтон (1766-1844), математик и химик, был пионером публикации модели атома с научной основой, в которой он заявил, что атомы подобны бильярдным шарам, то есть имеют сферическую форму.
Атомная модель Дальтона устанавливает в своем подходе (который он назвал «атомной теорией»), что атомы не могут быть разделены. Он также устанавливает, что атомы одного и того же элемента имеют идентичные качества, включая их вес и массу; что, хотя их можно комбинировать, они остаются неделимыми в простых отношениях; и что они могут быть объединены в различных пропорциях с другими типами атомов для создания различных соединений (объединение двух или более типов атомов).
Эта атомная модель Дальтона была непоследовательной, потому что она не объясняла присутствие субатомных частиц, поскольку присутствие электрона и протона было неизвестно. Он также не мог объяснить явления радиоактивности или тока электронов (катодные лучи); кроме того, он не учитывает изотопы (атомы одного и того же элемента с разной массой).
Атомная модель Резерфорда
Эта модель, созданная физиком и химиком Эрнестом Резерфордом (1871-1937), является аналогом Солнечной системы. Атомная модель Резерфорда устанавливает, что самый высокий процент массы атома и его положительная часть находятся в его ядре (центре); а отрицательная часть или электроны вращаются вокруг нее по эллиптическим или круговым орбитам с вакуумом между ними. Таким образом, она стала первой моделью, разделившей атом на ядро и оболочку.
Физик провел эксперименты, в которых он рассчитал угол рассеяния частиц, когда они ударяются о золотую фольгу, и заметил, что некоторые отскакивают под несоответствующими углами, заключая, что их ядра должны быть маленькими, но большой плотности. Благодаря Резерфорду, который был учеником Дж. Дж. Томсона, также появилось первое представление о наличии нейтронов. Еще одним достижением стал вопрос о том, как положительные заряды в ядре могут оставаться вместе в таком небольшом объеме, что позже привело к открытию одного из фундаментальных взаимодействий: сильного ядерного взаимодействия.
Атомная модель Резерфорда противоречила законам Максвелла об электромагнетизме; он также не объяснял явления энергетического излучения при переходе электрона из состояния с высокой энергией в состояние с низкой энергией.
Атомная модель Томсона
Его открыл ученый и лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года Джозеф Джон Томсон (1856-1940). Модель атома Томсона описывает атом как положительно заряженную сферическую массу со вставленными в нее электронами, как пудинг из изюма. Число электронов в этой модели было достаточным для нейтрализации положительного заряда, а распределение положительной массы и электронов было случайным.
Он экспериментировал с катодными лучами: в вакуумной трубке он пропускал лучи тока двумя пластинами, создавая электрическое поле, которое их отклоняло. Таким образом он определил, что электричество состоит из другой частицы; открытие существования электронов.
Однако атомная модель Томсона была краткой и никогда не имела академического признания. Его описание внутренней структуры атома было неверным, равно как и распределение зарядов, оно не учитывало существование нейтронов и ничего не было известно о протонах. Это также не объясняет регулярность Периодической таблицы элементов.
Несмотря на это, их исследования послужили основой для более поздних открытий, поскольку из этой модели было известно о существовании субатомных частиц.
Атомная масса
Обозначается буквой A, общая масса протонов и нейтронов, содержащихся в атоме, называется атомной массой без учета электронов, поскольку их масса настолько мала, что от нее можно отказаться.
Изотопы - это вариации атомов одного и того же элемента с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов, поэтому их атомная масса будет различной, даже если они очень похожи.
Атомный номер
Он обозначается буквой Z и обозначает количество протонов, содержащихся в атоме, равное количеству электронов в нем. Периодическая таблица элементов Менделеева 1869 года упорядочена от наименьшего к наибольшему в соответствии с атомным номером.
