En atom är den minsta enhet av partiklar som finns som en enkel substans, som kan ingripa i en kemisk kombination. Under århundradena var den begränsade kunskapen om atomen endast föremål för antaganden och antaganden, så att konkreta uppgifter inte kunde erhållas förrän många år senare. Under 1700- och 1800-talet föreslog den engelska forskaren John Dalton att det fanns atomer som en extremt liten enhet, som all materia skulle bestå av, och han tilldelade dem massa och representerade dem som solida och odelbara sfärer.
Vad är en atom
Innehållsförteckning
Det är den minsta enhet av materia, som fasta ämnen, vätskor och gaser består av. Atomerna är grupperade tillsammans, för att kunna vara av samma typ eller olika, för att bilda molekyler, som i sin tur utgör den materia som kropparna som finns består av. Men forskare har bestämt att endast 5% av materien i universum består av atomer, eftersom mörk materia (som upptar mer än 20% av universum) består av okända partiklar, liksom mörk energi (som upptar 70%).
Dess namn kommer från latin atomus, som betyder "odelbar", och de som gav det denna terminologi var de grekiska filosoferna Democritus (460-370 f.Kr.) och Epicurus (341-270 f.Kr.).
Dessa filosofer, som utan att ha experimenterat, i sökandet efter svar på frågan om vad vi är sammansatta av och verklighetens förklaring, drog slutsatsen att det var omöjligt att dela upp materien oändligt, att det skulle finnas en "topp", vilket innebar att den skulle ha nått minimigränsen för vad alla saker består av. De kallade denna "topp" för en atom, eftersom den minsta partikeln inte längre kunde delas upp och universum skulle bestå av det. Det bör tilläggas att detta koncept fortfarande bevaras idag när man talar om vad en atom är.
Den består av en kärna, där det finns minst en proton och samma antal neutroner (vars sammanslutning kallas en "kärna), och minst 99,94% av dess massa finns i kärnan. De återstående 0,06% består av elektronerna som kretsar kring kärnan. Om antalet elektroner och protoner är detsamma är atomen elektriskt neutral; om den har fler elektroner än protoner, kommer dess laddning att vara negativ och den bestäms som en anjon; och om antalet protoner överstiger elektronerna kommer deras laddning att vara positiv och kallas en katjon.
Dess storlek är så liten (ungefär tio miljarddelar av en meter) att om ett objekt delades upp ett betydande antal gånger, skulle det inte längre finnas något av det material som det var sammansatt från, men elementens atomer skulle förbli så, i kombination bildade de det, och dessa är praktiskt taget osynliga. Men inte alla typer av atomer har samma form och storlek, eftersom det beror på flera faktorer.
Element av en atom
Atomer har andra komponenter som utgör dem som kallas subatomära partiklar, som inte kan existera oberoende, såvida inte under speciella och kontrollerade förhållanden. Dessa partiklar är: elektroner, som har en negativ laddning; protoner, som är positivt laddade; och neutroner, vars laddning är lika, vilket gör dem elektriskt neutrala. Protoner och neutroner finns i atomens kärna (centrum) och bildar det som kallas en nukleon, och elektroner kretsar kring kärnan.
Protoner
Denna partikel finns i atomens kärna och utgör en del av nukleonerna, och dess laddning är positiv. De bidrar med cirka 50% av atomens massa, och deras massa motsvarar 1836 gånger massan av en elektron. De har dock något mindre massa än neutroner. Protonen är inte en elementär partikel, eftersom den består av tre kvarkar (vilket är en typ av fermion, en av de två befintliga elementära partiklarna).
Antalet protoner i en atom är avgörande för att definiera typ av element. Till exempel har kolatomen sex protoner, medan en väteatom bara har en proton.
Elektroner
De är de negativa partiklarna som kretsar kring atomens kärna. Massan är så liten att den anses vara disponibel. Normalt är antalet elektroner i en atom samma som protoner, så båda laddningarna avbryter varandra.
Elektronerna i olika atomer är kopplade av Coulomb- kraften (elektrostatisk), och när de delas och byts från en atom till en annan orsakar det de kemiska bindningarna. Det finns elektroner som kan vara fria, utan att vara fästa vid någon atom; och de som är kopplade till en, kan ha banor av olika storlekar (ju större omlopps radie, desto större den energi som finns i den).
Elektronen är en elementär partikel, eftersom den är en typ av fermion (leptoner), och den utgör inte något annat element.
Neutroner
Det är atomens subatomära neutrala partikel, det vill säga den har samma mängd positiv och negativ laddning. Dess massa är något högre än protonerna, med vilken den bildar atomens kärna.
Liksom protoner består neutroner av tre kvarkar: två fallande eller nedåt med laddning -1/3 och en stigande eller uppåt med laddning +2/3, vilket resulterar i en total laddning på noll, vilket ger det neutralitet. En neutron i sig kan inte existera utanför kärnan, eftersom dess genomsnittliga livstid utanför kärnan är cirka 15 minuter.
Mängden neutroner i en atom bestämmer inte dess natur, såvida det inte är en isotop.
Isotoper
De är en typ av atomer vars kärnkomposition inte är rättvis; det vill säga den har samma antal protoner men ett annat antal neutroner. I detta fall kommer atomerna som utgör samma element att vara olika, differentierade med antalet neutroner de innehåller.
Det finns två typer av isotoper:
- Naturligt, finns i naturen, såsom väteatomen, som har tre (protium, deuterium och tritium); eller kolatomen, som också har tre (kol-12, kol-13 och kol-14; vardera med olika verktyg).
- Konstgjorda, som produceras i kontrollerade miljöer, där subatomära partiklar bombarderas, är instabila och radioaktiva.
Det finns stabila isotoper, men nämnda stabilitet är relativ, eftersom, även om de är radioaktiva på samma sätt, är deras sönderfallstid lång jämfört med planetens existens.
Hur elementen i en atom definieras
En atom kommer att differentieras eller definieras av flera faktorer, nämligen:
- Mängden protoner: variationen i detta antal kan resultera i ett annat grundämne, eftersom det avgör vilket kemiskt grundämne det tillhör.
- Antal neutroner: anger elementets isotop.
Kraften med vilken protonerna lockar elektronerna är elektromagnetisk; medan den som drar till sig protonerna och neutronerna är kärnkraften, vars intensitet är större än den första, som stöter bort de positivt laddade protonerna från varandra.
Om antalet protoner i en atom är högt kommer den elektromagnetiska kraften som stöter bort dem att bli starkare än den nukleära, det finns en sannolikhet att nukleonerna kommer att utvisas från kärnan, vilket producerar kärnkraftsupplösning, eller vad som också kallas radioaktivitet; för att senare resultera i kärntransmutation, vilket är omvandlingen av ett element till ett annat (alkemi).
Vad är en atommodell
Det är ett schema som hjälper till att definiera vad en atom är, dess sammansättning, dess fördelning och de egenskaper den presenterar. Sedan termens födelse har olika atommodeller utvecklats, som gjorde det möjligt för oss att bättre förstå materiens strukturering.
De mest representativa atommodellerna är:
Bohr atommodell
Den danska fysikern Niels Bohr (1885-1962), efter studier med sin professor, kemisten och även fysikern Ernest Rutherford, inspirerades av den senare modellen för att avslöja sin egen, med väteatomen som vägledning.
Bohrs atommodell består av ett slags planetariskt system, där kärnan är i mitten och elektroner rör sig runt den som planeter, i stabila och cirkulära banor, där den större lagrar mer energi. Det inkluderar absorption och utsläpp av gaser, Max Plancks kvantiseringsteori och den fotoelektriska effekten av
Albert Einstein
Elektroner kan hoppa från en bana till en annan: om den går från en med lägre energi till en annan med högre energi kommer den att öka en kvantitet energi för varje bana den når; Motsatsen händer när den går från högre till lägre energi, där den inte bara minskar utan också förlorar den i form av strålning som ljus (foton).
Bohrs atommodell hade dock brister, eftersom den inte var tillämplig för andra typer av atomer.
Dalton atommodell
John Dalton (1766-1844), matematiker och kemist, var banbrytande i publiceringen av en atommodell med vetenskaplig grund, där han uppgav att atomer liknade biljardbollar, det vill säga sfäriska.
Daltons atommodell fastställer i hans tillvägagångssätt (som han kallade "atomteori") att atomer inte kan delas. Det fastställer också att atomerna i samma element har identiska egenskaper, inklusive deras vikt och massa; att även om de kan kombineras förblir de odelbara med enkla relationer; och att de kan kombineras i olika proportioner med andra typer av atomer för att skapa olika föreningar (förening av två eller flera typer av atomer).
Denna atommodell av Dalton var inkonsekvent, eftersom den inte förklarade närvaron av de subatomära partiklarna, eftersom närvaron av elektronen och protonen var okänd. Det kunde inte heller förklara fenomenen radioaktivitet eller strömmen hos elektroner (katodstrålar); dessutom tar det inte hänsyn till isotoper (atomer av samma element med olika massa).
Rutherford atommodell
Uppvuxen av fysikern och kemisten Ernest Rutherford (1871-1937), är denna modell en analogi med solsystemet. Rutherfords atommodell fastställer att den högsta procentandelen av atommassan och dess positiva del finns i dess kärna (centrum); och den negativa delen eller elektronerna, kretsar kring den i elliptiska eller cirkulära banor, med ett vakuum mellan dem. Således blev det den första modellen som separerade atomen i kärnan och skalet.
Fysikern utförde experiment där han beräknade partiklarnas spridningsvinkel när de träffade en guldfolie och märkte att vissa studsade i ojämna vinklar och slutsatsen att deras kärna måste vara liten men med stor densitet. Tack vare Rutherford, som var student av JJ Thomson, hade man också den första uppfattningen om närvaron av neutroner. En annan prestation var att ställa frågor om hur positiva laddningar i kärnan kunde hålla sig i en så liten volym, vilket senare ledde till upptäckten av en av de grundläggande interaktionerna: den starka kärnkraftsstyrkan.
Rutherfords atommodell var inkonsekvent, eftersom den stred mot Maxwells lagar om elektromagnetism; det förklarade inte heller fenomenen med energistrålning vid övergången av en elektron från ett högt till lågt energitillstånd.
Thomsons atommodell
Det avslöjades av forskaren och vinnaren av Nobelpriset i fysik 1906, Joseph John Thomson (1856-1940). Thomsons atommodell beskriver atomen som en positivt laddad sfärisk massa med elektroner införda i den, som en russinpudding. Antalet elektroner i denna modell var tillräckligt för att neutralisera den positiva laddningen, och fördelningen av den positiva massan och elektronerna var slumpmässig.
Han experimenterade med katodstrålar: i ett vakuumrör passerade han strålar med två plattor och producerade ett elektriskt fält som avböjde dem. Således bestämde han sig för att el var sammansatt av en annan partikel; upptäcka förekomsten av elektroner.
Thomsons atommodell var dock kort, utan akademisk acceptans. Hans beskrivning av atomens interna struktur var felaktig, liksom fördelningen av laddningar, den tog inte hänsyn till förekomsten av neutroner och det kändes inte om protoner. Inte heller förklarar det hur regelbundna elementen är.
Trots detta fungerade deras studier som grund för senare upptäckter, eftersom det från denna modell var känt om förekomsten av subatomära partiklar.
Atomisk massa
Representerad med bokstaven A kallas den totala massan av protoner och neutroner som finns i en atom atommassa, utan att ta hänsyn till elektroner, eftersom deras massa är så liten att den kan kasseras.
Isotoper är variationer av atomer av samma element med samma antal protoner, men ett annat antal neutroner, så deras atommassa kommer att vara annorlunda även när de är mycket lika.
Atomnummer
Det representeras av bokstaven Z och hänvisar till antalet protoner som finns i en atom, vilket är samma antal elektroner i den. Mendeleevs periodiska system för element av 1869, ordnas från minst till störst enligt atomnummer.
