Атом је најмања јединица честица постојећих као једноставна супстанца, могућност да интервенише у хемијској комбинацији. Током векова, ограничено знање о атому било је само предмет нагађања и претпоставки, тако да су конкретни подаци могли да се добију тек много година касније. У 18. и 19. веку енглески научник Џон Далтон предложио је постојање атома као изузетно мале јединице, од које би се састојала сва материја, и доделио им масу и представио их као чврсте и недељиве сфере.
Шта је атом
Преглед садржаја
То је минимална јединица материје, од које се састоје чврсте материје, течности и гасови. Атоми су груписани заједно, да би могли бити истог типа или различити, да би формирали молекуле, који заузврат чине материју од које се састоје тела која постоје. Међутим, научници су утврдили да само 5% материје у свемиру чине атоми, будући да се тамна материја (која заузима више од 20% свемира) састоји од непознатих честица, као и од тамне енергије (која заузима 70%).
Име му потиче од латинског атомуса, што значи „недељив“, а они који су му дали ову терминологију били су грчки филозофи Демокрит (460–370. П. Н. Е.) И Епикур (341–270. П. Н. Е.).
Ови филозофи, који су без експериментисања, у потрази за одговором на питање од чега смо састављени и објашњење стварности, закључили да је немогуће бескрајно делити материју, да треба постојати „врх“, што је значило да достигла би минималну границу од онога што све чине. Назвали су овај „врх“ атомом, јер се та најмања честица више није могла делити и свемир би од тога био састављен. Треба додати да се овај концепт и данас чува када се говори о томе шта је атом.
Састоји се од језгра, где постоји најмање један протон и исто толико неутрона (чији се спој назива „нуклеон), а најмање 99,94% његове масе се налази у поменутом језгру. Преосталих 0,06% чине електрони који круже око језгра. Ако је број електрона и протона једнак, атом је електрично неутралан; ако има више електрона него протона, његово наелектрисање биће негативно и одређује се као анион; а ако број протона премаши електроне, њихов набој ће бити позитиван и назива се катионом.
Његова величина је толико мала (отприлике десет милијардитих делова метра) да ако се предмет подели знатан број пута, више не би било материјала од којег је састављен, већ би атоми елемената остали такви, у комбинацији су је формирали, а ове су практично невидљиве. Међутим, немају све врсте атома једнак облик и величину, јер ће то зависити од неколико фактора.
Елементи атома
Атоми имају и друге компоненте које их чине назване субатомске честице, које не могу постојати независно, осим под посебним и контролисаним условима. Те честице су: електрони који имају негативан набој; протони, који су позитивно наелектрисани; и неутроне, чији је набој једнак, што их чини електрично неутралним. Протони и неутрони се налазе у језгру (центру) атома, чинећи оно што је познато као нуклеон, а електрони круже око језгра.
Протони
Ова честица се налази у језгру атома, чинећи део нуклеона, а њено наелектрисање је позитивно. Они доприносе око 50% масе атома, а њихова маса је еквивалентна 1836 пута већој од масе електрона. Међутим, они имају нешто мању масу од неутрона. Протон није елементарна честица, јер се састоји од три кварка (што је врста фермиона, једна од две постојеће елементарне честице).
Број протона у атому је пресудан за дефинисање врсте елемента. На пример, атом угљеника има шест протона, док атом водоника има само један протон.
Електрони
Они су негативне честице које круже око језгра атома. Његова маса је толико мала да се сматра једнократном. Обично је број електрона у атому исти као и протона, па се оба наелектрисања међусобно поништавају.
Електрони различитих атома повезани су Цоуломб-овом силом (електростатичком) и када се деле и размењују са једног атома на други, он изазива хемијске везе. Постоје електрони који могу бити слободни, а да нису везани за неки атом; а они који су повезани са једним, могу имати орбите различитих величина (што је већи радијус орбите, то је већа енергија садржана у њему).
Електрон је елементарна честица, с обзиром да је врста фермиона (лептони) и не чини га ниједан други елемент.
Неутрони
То је субатомска неутрална честица атома, односно има исту количину позитивног и негативног наелектрисања. Његова маса је нешто већа од масе протона, са којима чини језгро атома.
Попут протона, неутрони се састоје од три кварка: два силазна или надоле са наелектрисањем -1/3 и један узлазни или нагоре са наелектрисањем +2/3, што резултира укупним наелектрисањем од нуле, што му даје неутралност. Неутрон сам по себи не може постојати изван језгра, јер је његов просечни живот изван језгра око 15 минута.
Количина неутрона у атому не одређује његову природу, осим ако није изотоп.
Изотопи
Они су врста атома, чији нуклеарни састав није равноправан; односно има исти број протона, али различит број неутрона. У овом случају, атоми који чине исти елемент биће различити, диференцирани према броју неутрона које садрже.
Постоје две врсте изотопа:
- Природни, који се налазе у природи, као што је атом водоника, који их има три (против, деутеријум и трицијум); или атом угљеника, који такође има три (угљеник-12, угљеник-13 и угљеник-14; сваки са различитим корисностима).
- Вештачке, које се производе у контролисаним срединама, у којима се бомбардују субатомске честице, које су нестабилне и радиоактивне.
Постоје стабилни изотопи, али наведена стабилност је релативна, јер иако су радиоактивни на исти начин, њихов период распадања је дуг у поређењу са постојањем планете.
Како су дефинисани елементи атома
Атом ће разликовати или дефинисати неколико фактора, и то:
- Количина протона: варијација овог броја може резултирати различитим елементом, јер одређује којем хемијском елементу припада.
- Број неутрона: одређује изотоп елемента.
Сила којом протони привлаче електроне је електромагнетна; док је онај који привлачи протоне и неутроне онај нуклеарни чији је интензитет већи од првог који одбија позитивно наелектрисане протоне један од другог.
Ако је број протона у атому висок, електромагнетна сила која их одбија постаје јача од нуклеарне, постоји вероватноћа да ће нуклеони бити избачени из језгра, што ће довести до распада нуклеарне језгре или онога што је познато и као радиоактивност; да би касније резултирао нуклеарном трансмутацијом, што је претварање једног елемента у други (алхемија).
Шта је атомски модел
То је шема која помаже у дефинисању шта је атом, његовом саставу, дистрибуцији и карактеристикама које представља. Од рођења овог појма, развијени су различити атомски модели, који су нам омогућили да боље разумемо структурирање материје.
Најрепрезентативнији атомски модели су:
Боров атомски модел
Дански физичар Ниелс Бохр (1885-1962), након студија са својим професором, хемичаром и такође физичаром Ернестом Рутхерфордом, био је инспирисан потоњим моделом да изложи свој сопствени, узимајући атом водоника као водиља.
Боров атомски модел састоји се од својеврсног планетарног система, у којем је језгро у центру, а електрони се крећу око њега попут планета, у стабилним и кружним орбитама, где већи складишти више енергије. Укључује апсорпцију и емисију гасова, теорију квантизације Макса Планцка и фотоелектрични ефекат
Алберт Ајнштајн
Електрони могу да скачу са једне орбите на другу: ако пређу из једне ниже енергије у другу веће енергије, повећаће квант енергије за сваку орбиту коју достигну; Супротно се дешава када прелази из више у нижу енергију, где се не само смањује, већ је и губи у облику зрачења попут светлости (фотона).
Међутим, Боров атомски модел имао је недостатака, јер није био применљив за друге врсте атома.
Далтонов атомски модел
Џон Далтон (1766-1844), математичар и хемичар, пионир је објављивања атомског модела са научном основом, у којем је изјавио да су атоми слични билијарским куглицама, односно сферични.
Далтонов атомски модел утврђује у његовом приступу (који је назвао „атомска теорија“) да се атоми не могу делити. Такође утврђује да су атоми истог елемента идентичних квалитета, укључујући њихову тежину и масу; да иако се могу комбиновати, остају недељиви са једноставним везама; и да се могу комбиновати у различитим пропорцијама са другим врстама атома да би се створила различита једињења (спој две или више врста атома).
Овај Далтонов атомски модел био је недоследан, јер није објаснио присуство субатомских честица, јер је присуство електрона и протона било непознато. Нити је могао објаснити појаве радиоактивности или струје електрона (катодни зраци); штавише, не узима у обзир изотопе (атоме истог елемента са различитом масом).
Рутхерфордов атомски модел
Овај модел је подигао физичар и хемичар Ернест Рутхерфорд (1871.-1937.), А овај модел је аналогија Сунчевом систему. Рутхерфордов атомски модел утврђује да се највећи проценат масе атома и његов позитивни део налазе у његовом језгру (центру); а негативни део или електрони, окрећу се око њега у елиптичним или кружним орбитама, са вакуумом између њих. Тако је постао први модел који је атом раздвојио на језгро и љуску.
Физичар је извео експерименте у којима је израчунао угао расејања честица када су погодиле златну фолију и приметио да су се неке одбијале под нескладним угловима, закључујући да њихово језгро мора бити мало, али велике густине. Захваљујући Рутхерфорду, који је био ученик ЈЈ Тхомсона, такође је постојала прва представа о присуству неутрона. Још једно достигнуће било је постављање питања о томе како позитивни набоји у језгру могу остати заједно у тако малом обиму, што је касније довело до открића једне од основних интеракција: јаке нуклеарне силе.
Рутхерфордов атомски модел био је недоследан, јер је био у супротности са Маквелловим законима о електромагнетизму; нити објаснио појаве енергетског зрачења при преласку електрона из високог у нискоенергетско стање.
Тхомсон-ов атомски модел
Изложио га је научник и добитник Нобелове награде за физику 1906. Џозеф Џон Томсон (1856-1940). Томсонов атомски модел описује атом као позитивно наелектрисану сферну масу у коју су убачени електрони, попут пудинга од грожђица. Број електрона у овом моделу био је довољан да неутралише позитивно наелектрисање, а расподела позитивне масе и електрона била је случајна.
Експериментисао је са катодним зрацима: у вакуумској цеви је пролазио струјне зраке са две плоче, производећи електрично поље које их је одбијало. Тако је утврдио да је електрична енергија састављена од друге честице; откривајући постојање електрона.
Међутим, Тхомсон-ов атомски модел је био кратак, никада није имао академско прихватање. Његов опис унутрашње структуре атома био је нетачан, као и расподела наелектрисања, није узимао у обзир постојање неутрона и није се знало за протоне. Нити објашњава правилност Периодног система елемената.
Упркос томе, њихове студије послужиле су као основа за каснија открића, јер се из овог модела знало за постојање субатомских честица.
Атомска маса
Представљена словом А, укупна маса протона и неутрона садржаних у атому назива се атомска маса, не узимајући у обзир електроне, с обзиром да је њихова маса толико мала да се може одбацити.
Изотопи су варијације атома истог елемента са истим бројем протона, али различитим бројем неутрона, па ће њихова атомска маса бити различита чак и када су веома слични.
Атомски број
Представљен је словом З, а односи се на број протона садржаних у атому, што је исти број електрона у њему. Менделејевљев периодни систем елемената из 1869. године распоређен је од најмање до највећег према атомском броју.
