Tabla de Contenidos
Nawet gdybyśmy użyli najbardziej wydajnych i najpotężniejszych mikroskopów, aby zobaczyć małe cząstki, atomy są tak małe, że użycie tych mikroskopów byłoby niewystarczające, aby je zobaczyć. Skaningowe mikroskopy elektronowe były w stanie uchwycić obrazy poruszających się atomów, na przykład dwóch atomów renu łączących się w cząsteczkę. W każdym razie to, co zostało uchwycone, jest praktycznie „nie do poznania”, jak widać w trzech ostatnich odniesieniach do artykułu.
Dlatego eksperymenty mające na celu odkrycie struktury i zachowania atomów muszą być przeprowadzane z dużą ich liczbą. Na podstawie wyników tych eksperymentów możemy spróbować zbudować hipotetyczny model atomu, który zachowuje się jak atom rzeczywisty.
Cząsteczki składają się z jednego lub więcej atomów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi lub innymi. Zatem atomy mogą być reprezentowane przez koła z jądrem w środku. Jądro to zawiera protony i neutrony. Ponadto jest otoczony jedną lub kilkoma strefami zewnętrznymi, które reprezentują „obwiednie” lub „poziomy”, które technicznie nazywane są orbitalami atomowymi, w których znajdują się elektrony otaczające jądro atomu.
Chemiczna definicja atomu
Atom jest najmniejszą cząstką pierwiastka, która może, ale nie musi, istnieć niezależnie, ale zawsze uczestniczy w reakcji chemicznej . Atom jest również definiowany jako najmniejsza jednostka, która zachowuje właściwości pierwiastka.
Z drugiej strony wszystkie atomy tego samego pierwiastka są identyczne, a różne pierwiastki mają różne typy atomów . Atomy, oddziałując na jony, wywołują reakcje chemiczne.
Jak powstaje atom?
Protony, neutrony i elektrony są znane jako cząstki subatomowe. Cząsteczki te są odpowiedzialne za tworzenie atomów. Z kwantowego punktu widzenia wyliczone cząstki subatomowe składają się z kolei z innych, jeszcze bardziej elementarnych cząstek, których badanie odpowiada elementarnej fizyce. Neutrony i protony mają mniej więcej taką samą masę, podczas gdy masa elektronu jest w porównaniu z tym znikoma. Z drugiej strony, podczas gdy elektron ma ładunek ujemny, a proton ma ładunek dodatni, neutron nie ma ładunku. Teraz atom zawiera taką samą liczbę protonów i elektronów, a zatem jako całość atom nie ma ładunku.
Z drugiej strony jądro atomu zawiera tylko protony i neutrony, więc jest naładowane dodatnio. Z kolei elektrony zajmują obszar przestrzeni otaczający jądro. Dlatego większość masy jest skoncentrowana w jądrze, które jest centrum atomu. Jądro zawiera neutrony i protony, które nadają atomowi masę i dodatnie ładunki. Neutron nie ma ładunku i ma masę uważaną za jedność.
Proton niesie pojedynczy ładunek dodatni, a także ma masę jeden. Zatem liczba atomowa pierwiastka jest równa liczbie protonów lub ładunków dodatnich w jądrze. Z drugiej strony istnieje masa atomowa pierwiastka. Jest to określane przez dodanie całkowitej liczby protonów i neutronów w jądrze (pamiętaj, że masa elektronów jest w porównaniu z nią znikoma).
Natomiast elektron ma jeden ładunek ujemny. Aby atom pierwiastka miał ładunek zerowy, musi mieć tyle samo elektronów, co protonów. Elektrony te są ułożone w strefach (orbitale) wokół jądra atomu.
Jak duży jest atom?
Wielkość atomu jest niezwykle mała. Warstwa atomów grubości cienkiej kartki papieru składa się z miliardów atomów. Niemożliwe jest zmierzenie rozmiaru izolowanego atomu, ponieważ, jak pokazuje fizyka kwantowa, niemożliwe jest precyzyjne zlokalizowanie pozycji elektronów otaczających jądro.
Można jednak obliczyć rozmiar atomu, zakładając, że odległość między sąsiednimi atomami jest równa połowie promienia tego atomu. Promień atomowy jest zwykle mierzony w nanometrach (nm):
1m = 109nm
Teoria atomowa Daltona
Teoria atomowa Daltona jest naukową teorią natury materii, zaproponowaną przez angielskiego naukowca Johna Daltona w 1808 roku. Za pomocą tej teorii Dalton ustalił, że cała materia składa się z małych, niepodzielnych cząstek zwanych „atomami”.
W teorii zaproponowanej przez Daltona naukowiec sugeruje, że wszystkie substancje składają się z atomów, a atomy są jednostkami, których nie można podzielić ani zniszczyć. Teoria ta sugeruje również, że chociaż wszystkie pierwiastki składają się z atomów o różnej wielkości i masie, wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają ten sam rozmiar i masę.
Teoria atomowa Daltona ma inne postulaty, które są wskazane poniżej.
- Materia składa się z maleńkich cząstek zwanych atomami.
- Atomy są niepodzielnymi cząstkami, których nie można zniszczyć ani stworzyć w wyniku reakcji chemicznych.
- Wszystkie atomy pierwiastka mają identyczne właściwości chemiczne i masy, podczas gdy atomy różnych pierwiastków mają różne właściwości chemiczne i masy.
- Atomy łączą się w małych proporcjach, tworząc związki.
- Materia to wszystko w naszym otoczeniu. Ma podstawowe jednostki strukturalne i fundamentalne, a dokładnie atomy.
Teoria ta, kluczowa dla zrozumienia natury materii, została powszechnie wyparta między innymi przez mechanikę kwantową. Jednak nadal jest użytecznym narzędziem do zrozumienia makroskopowych właściwości materii i większości zjawisk, które bada chemia.
Wniosek
Aby zakończyć zrozumienie, czym jest atom, przeanalizujmy pojęcie materii na przykładzie.
Weźmy książeczkę i rozłóżmy jej strukturę. Książka zawiera wiele stron, każda strona składa się z akapitów, a każdy akapit zawiera wiele zdań. Każde zdanie będzie wtedy miało wiele słów, a każde słowo będzie miało znaki, czyli litery.
Dokładnie tak samo jest, gdy rozpatrujemy materię z punktu widzenia teorii Daltona, że można ją podzielić na cząsteczki, czyli najmniejszą rzecz, na którą można podzielić substancję bez utraty jej istoty. Cząsteczki z kolei składają się z jednego lub więcej typów atomów. Atomy, które są najmniejszą cząstką pierwiastka, składają się z cząstek subatomowych: protonów, elektronów i neutronów.
Źródła
- Leal, S. (2010). Konstytucja materii .
- Molina, R. (sf). atom . Instytut Struktury Materii.
- Planas, O. (2013). Co to jest cząsteczka ?
- 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
