Základní informace o struktuře atomu: vlastnosti, rysy a vzorec

Atom je nejmenší částice chemické látky, která je schopna zachovat své vlastnosti. Slovo "atom" pochází z starověkého řeckého "atomos", což znamená "nedělitelné". V závislosti na počtu a částicích v atomu je možné určit chemický prvek

Stručně o struktuře atomu

Jak mohu stručně uvést hlavní informace o struktura atomu? Atom je částice s jedním jádrem, které je kladně nabité. Kolem tohoto jádra je záporně nabitý mrak elektronů. Každý atom v jeho normálním stavu je neutrální. Velikost této částice může být zcela určena velikostí elektronového oblaku, který obklopuje jádro.

Jádro samo o sobě obsahuje také menší částice - protony a neutrony. Protony jsou kladně nabité. Neutrony nepodléhají žádnému náboji. Protony spolu s neutrony se však spojují do jedné kategorie a nazývají se nukleony. Pokud jsou stručně potřebné základní informace o struktuře atomu, mohou být tyto informace omezeny na uvedené údaje.

První informace o atomu

Stejně tak, že se záležitost může skládat z malých částic, staré Řekové také podezřívali. Věřili, že vše, co existuje, je složeno z atomů. Takový názor však byl čistě filozofický a nelze jej vědecky interpretovat.

První základní informace o struktuře atomu obdržel anglický vědec John Dalton. Právě tento výzkumník zjistil, že dva chemické prvky mohou vstoupit do různých poměrů a každá taková kombinace by byla novou látkou. Například osm částí kyslíkového prvku vytváří oxid uhličitý. Čtyři části kyslíku jsou oxid uhelnatý.

V roce 1803 Dalton objevil tzv. Zákon mnoha vztahů v chemii. S pomocí nepřímých měření (jelikož žádný atom nemohl být považován za tehdejší mikroskop), Dalton dospěl k závěru o relativní hmotnosti atomů.

Výzkum od Rutherforda

Téměř století později byly základní informace o struktuře atomů potvrzeny jiným anglickým chemikem - Ernest Rutherford. Vědec navrhl model elektronového pláště nejmenších částic.

V té době byl Rutherfordův "Planetární atomový model" jedním z nejdůležitějších kroků, které chemie mohla udělat. Základní informace o struktuře atomu ukázaly, že je podobný sluneční soustavě: částice-elektrony se otáčí kolem jádra v přísně definovaných oběžných dráhách, stejně jako planety.

Elektronická skořápka atomů a vzorce atomů chemických prvků

Elektronová skořápka každého z atomů obsahuje přesně tolik elektronů, jaké existují ve svém protonovém jádře. Proto je atom neutrální. V roce 1913 získal další vědec základní informace o struktuře atomu. Vzorec Niels Bohr byl podobný vzoru, který dostal Rutherford. Podle jeho pojetí se elektrony také otáčí kolem jádra umístěného uprostřed. Bor zdokonalil Rutherfordovu teorii, uvedl harmonii do svých skutečností.

Již tehdy byly vyrobeny vzorce některých chemických látek. Například, schematicky je struktura atomu dusíku označena jako 1s²2s²2p³, struktura atomu sodíku je vyjádřena vzorcem 1s²2s²2p^6.3s¹. Prostřednictvím těchto vzorců můžete vidět, kolik elektronů se pohybuje podél každé z orbitálů chemické látky.

Model Schrodinger

Tento atomový model je však také zastaralý. Základní informace o struktuře atomu, známé dnešní vědě, jsou z velké části dostupné díky výzkumu rakouského fyziků E. Schrödinger.

Navrhl nový model své struktury - vlny. V této době vědci již prokázali, že elektron je obdařen nejen povahou částice, ale má vlastnosti vlny.

Modely Schrödinger a Rutherford mají však i obecná ustanovení. Jejich teorie jsou podobné tomu, že elektrony existují na určitých úrovních.

Takové úrovně se také nazývají elektronové vrstvy. Pomocí čísla úrovně lze charakterizovat energii elektronů. Čím je vrstva vyšší, tím více energie má. Všechny úrovně se počítají zdola nahoru, takže číslo úrovně odpovídá jeho energii. Každá z vrstev v elektronovém plášti atomu má své podzemí. V tomto případě může mít první úroveň jednu podúrovni, druhou jednu - dvě, třetí - tři atd. (Viz výše uvedené elektronické vzorce dusíku a sodíku).

Dokonce menší částice

V tomto okamžiku jsou samozřejmě i menší částice otevřené než elektron, proton a neutron. Je známo, že proton je tvořen kvarky. Tam jsou ještě menší částice vesmíru - například neutriny, které jsou ve stoncích menší než kvark a miliarda krát menší než proton.

Neutriny jsou tak malé částice, že jsou desetkrát víc než desetkrát menší než tyrannosaurus. Tyrannosaur sám je stejně menší než celý pozorovatelný vesmír.

Základní informace o struktuře atomu: radioaktivita

Vždy bylo známo, že žádná chemická reakce nemůže přeměnit jeden prvek na jiný. Ale v procesu radioaktivního záření se to děje spontánně.

Radioaktivita je schopnost jaderných jader transformovat do jiných jader - stabilnější. Když lidé dostali základní informace o struktuře atomů, izotopy by mohly do jisté míry sloužit jako ztělesnění snů středověkých alchymistů.

Během rozpadu izotopů se vysílá radioaktivní záření. Poprvé tento jev objevil Becquerel. Hlavní formou radioaktivního záření je alfa rozklad. S ním se uvolní alfa částic. Existuje také rozpad beta, v němž se beta-částice emituje z jádra atomu.

Přírodní a umělé izotopy

V současné době je známo asi 40 přirozených izotopů. Většina z nich se nachází ve třech kategoriích: uran-radium, thorium a aktinium. Všechny tyto izotopy se nacházejí v přírodě - ve skalách, půdě, ve vzduchu. Ale kromě nich existuje také asi tisíc uměle vyvozených izotopů, které jsou získávány v jaderných reaktorech. Mnoho z jejich izotopů se používá v medicíně, zejména v diagnostice.

Poměry uvnitř atomu

Představíme-li si atom, budou jehož velikost je srovnatelná s velikostí mezinárodního sportovního stadionu, pak si můžete vizuálně dostat tyto proporce. Elektrony atomu v takovém "stadiu" budou umístěny na samém vrcholu stánků. Každá z nich bude menší než hlava pinů. Pak bude jádro umístěno ve středu tohoto pole a jeho velikost nebude větší než velikost hrášku.

Někdy se lidé ptají, jak atom opravdu vypadá. Ve skutečnosti to doslova nevypadá žádným způsobem - nikoliv proto, že ve vědě jsou používány nedostatečně dobré mikroskopy. Rozměry atomu jsou v těch oblastech, kde pojem "viditelnost" jednoduše neexistuje.

Atomy mají velmi malé rozměry. Ale jak malé jsou tyto rozměry opravdu? Faktem je, že nejmenší, sotva rozpoznatelné zrno lidského oka obsahuje asi jeden kvintilionový atom.

Pokud si představíme atom takového rozměru, který by se mohl vejít do lidské ruky, pak vedle něj by byly viry o délce 300 metrů. Bakterie by měly mít délku 3 km a tloušťka lidského vlasu by se rovnala 150 km. V ležaté pozici by mohl jít za hranice zemské atmosféry. A kdyby takové rozměry byly skutečné, pak by lidské vlasy mohly dosáhnout měsíce na délku. Jedná se o takový neklidný a zajímavý atom, studium vědců, které pokračují ve studiu až do tohoto dne.