Mi az atom? Magyarázat és példák

Még ha a leghatékonyabb és legerősebb mikroszkópokat használnánk is az apró részecskék megtekintésére, az atomok olyan kicsik, hogy ezeknek a mikroszkópoknak a használata nem lenne elegendő a megtekintésükhöz. A pásztázó elektronmikroszkópok képesek voltak mozgó atomok képét rögzíteni, például két réniumatom összekapcsolódásáról molekulát alkotva. Mindenesetre a megörökített gyakorlatilag „felismerhetetlen”, ahogy az a cikk utolsó három hivatkozásán is látszik.

Ezért az atomok szerkezetének és viselkedésének feltárására irányuló kísérleteket nagy számmal kell végezni. E kísérletek eredményeiből megpróbálhatunk felépíteni egy olyan atom hipotetikus modelljét, amely úgy viselkedik, mint a valódi atom.

A molekulák egy vagy több atomból állnak, amelyeket kovalens vagy más kötések kötnek össze. Így az atomok olyan körökkel ábrázolhatók, amelyek középpontjában mag található. Ez az atommag protonokat és neutronokat tartalmaz. Ezenkívül egy vagy több külső zóna veszi körül, amelyek a „burokokat” vagy „szinteket” képviselik, amelyeket technikailag atompályáknak neveznek, és amelyekben az atommagot körülvevő elektronok találhatók.

Az atom kémiai meghatározása

Az atom az elem legkisebb részecskéje, amely lehet, hogy önállóan létezik, de mindig részt vesz egy kémiai reakcióban . Az atomot úgy is definiálják, mint a legkisebb egységet, amely megőrzi egy elem tulajdonságait.

Másrészt ugyanannak az elemnek minden atomja azonos, és a különböző elemeknek különböző típusú atomjai vannak . Az atomok, amikor ionkölcsönhatásba lépnek, kémiai reakciókat váltanak ki.

Hogyan keletkezik az atom?

A protonokat, neutronokat és elektronokat szubatomi részecskéknek nevezzük. Ezek a részecskék felelősek az atomok képződéséért. Kvantum szempontból a felsorolt ​​szubatomi részecskéket felváltva más, még elemibb részecskék alkotják, amelyek tanulmányozása megfelel az alapvető fizikának. A neutronok és a protonok tömege nagyjából azonos, míg az elektron tömege elhanyagolható ehhez képest. Másrészt, míg az elektronnak negatív, a protonnak pozitív a töltése, a neutronnak nincs töltése. Nos, egy atom ugyanannyi protont és elektront tartalmaz, és ezért összességében egy atomnak nincs töltése.

Másrészt az atommag csak protonokat és neutronokat tartalmaz, tehát pozitív töltésű. Az elektronok a maguk részéről az atommagot körülvevő térrégiót foglalják el. Ezért a tömeg nagy része az atommagban koncentrálódik, amely az atom középpontja. Az atommag neutronokat és protonokat tartalmaz, amelyek megadják az atom tömegét és pozitív töltéseit. A neutronnak nincs töltése, tömege pedig egységnek tekinthető.

A proton egyetlen pozitív töltést hordoz, és tömege is egy. Így egy elem rendszáma megegyezik az atommagban lévő protonok vagy pozitív töltések számával. Másrészt ott van egy elem atomtömege . Ezt úgy határozzuk meg, hogy összeadjuk az atommagban lévő protonok és neutronok teljes számát (ne felejtsük el, hogy az elektronok tömege elhanyagolható ehhez képest).

Ezzel szemben az elektronnak egyetlen negatív töltése van. Ahhoz, hogy egy elem atomjának töltése nulla legyen, annyi elektronnal kell rendelkeznie, mint a protonoknak. Ezek az elektronok az atommag körüli zónákban (pályákon) helyezkednek el.

Mekkora egy atom?

Az atom mérete rendkívül kicsi. Egy vékony papírlap vastagságú atomréteg atomok milliárdjaiból áll. Lehetetlen megmérni egy izolált atom méretét, mert ahogy a kvantumfizika bizonyítja, lehetetlen pontosan meghatározni az atommagot körülvevő elektronok helyzetét.

Azonban lehetséges egy atom méretének kiszámítása, ha feltételezzük, hogy a szomszédos atomok közötti távolság fele az adott atom sugarának. Az atomi sugarat általában nanométerben (nm) mérik:

1 m = 10 ^{9 nm}

Dalton atomelmélete

Dalton atomelmélete az anyag természetére vonatkozó tudományos elmélet, amelyet John Dalton angol tudós javasolt 1808-ban. Ezzel az elmélettel Dalton megállapította, hogy minden anyag apró, oszthatatlan részecskékből, úgynevezett „atomokból” áll.

A Dalton által javasolt elméletben a tudós azt sugallja, hogy minden anyag atomokból áll, és az atomok olyan egységek, amelyeket nem lehet felosztani vagy elpusztítani. Ez az elmélet azt is javasolja, hogy bár minden elem különböző méretű és tömegű atomokból áll, ugyanannak az elemnek minden atomja azonos méretű és tömegű.

Dalton atomelméletének más posztulátumai is vannak, ezeket az alábbiakban mutatjuk be.

• Az anyag apró részecskékből, úgynevezett atomokból áll.
• Az atomok oszthatatlan részecskék, amelyeket kémiai reakciók nem tudnak elpusztítani vagy létrehozni.
• Egy elem minden atomja azonos kémiai tulajdonságokkal és tömegekkel rendelkezik, míg a különböző elemek atomjai eltérő kémiai tulajdonságokkal és tömegekkel rendelkeznek.
• Az atomok kis arányban egyesülve vegyületeket képeznek.
• Az anyag minden a környezetünkben. Alapvető szerkezeti és alapvető egységei vannak, pontosan atomok.

Ezt az elméletet, amely kulcsfontosságú az anyag természetének megértéséhez, széles körben felváltotta többek között a kvantummechanika. Mindazonáltal továbbra is hasznos eszköz az anyag makroszkopikus tulajdonságainak és a kémia által vizsgált legtöbb jelenség megértéséhez.

Következtetés

Ahhoz, hogy megértsük, mi az atom, vizsgáljuk meg az anyag fogalmát egy példán keresztül.

Vegyünk egy mesekönyvet, és bontsuk fel a szerkezetét. A könyv sok oldalt tartalmaz, minden oldal bekezdésekből áll, és minden bekezdés sok mondatot tartalmaz. Minden mondatban sok szó lesz, és minden szónak karakterei, azaz betűi lesznek.

Pontosan ugyanez a helyzet, ha az anyagot Dalton elmélete szemszögéből vizsgáljuk, hogy molekulákra osztható, ami a legkisebb dolog, amire egy anyagot fel lehet osztani anélkül, hogy elveszítené lényegét. A molekulák pedig egy vagy több típusú atomból állnak. Az atomok, amelyek egy elem legkisebb részecskéi, szubatomi részecskékből állnak: protonokból, elektronokból és neutronokból.

Források

• Leal, S. (2010). Az anyag felépítése .
• Molina, R. (sf). az atom . Anyagszerkezeti Intézet.
• Planas, O. (2013). Mi az a molekula ?
• https://www.larazon.es/ciencia/20200131/fie2hkdhebefrgg67mcaht7fvy.html
• https://wp.icmm.csic.es › 2009/02 › seeing_atoms (pdf)
• https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-nitidez-imagen-atomos-alcanza-niveles-limite-20210521164505.html