Mis on aatom: Üksikasjalik juhend aatomi kujunemise, struktuuri ja omaduste kohta
Aatom, mis on kreeka keeles atomos tähendab jagamatut tükki. Üldine arusaam aatomi kohta on see, et see on elemendi väikseim osake, kuid see on tegelikult palju enamat. Aatom on nähtamatu struktuur, millest koosnevad kõik keemilised elemendid. Aatomitel on oma ainulaadsed struktuurid ja omadused, mis määravad selle, kuidas elemendid käituvad. Selles artiklis paneme teie jaoks kõik aatomite struktuuri, kujunemise ja omaduste kohta kirja.
Aatomi ajalugu ja kujunemine
Enne kui alustame, räägime lühidalt aatomi ajaloost. Aatomite mõiste esialgne idee tekkis juba iidsetes kreeklastes, kes uskusid, et kõik ained koosnevad väikestest, jagamatutest tükkidest. Siiski vajas aatomi põhjalikumat uurimistööd, mis hõlmas eksperimente ning teaduslikke vaatlusi ja jälgimisi.
Aastal 1803 kirjeldas inglise keemik John Dalton aatomimudelit, milles ta kirjeldas aatomit kui jagamatut osakest, millel on kindel mass ja suurus.
Siiski tekkisid varsti kahtlused tema mudeli õigsuses. 1897. aastal avastas briti füüsik J.J. Thomson, et aatomite koostisosaks on elektronid, mis on negatiivselt laetud osakesed. Seejärel jõudsid teadlased järk-järgult olulise avastuseni.
Röntgenikiirgus võimaldas uurijatel aatomit rohkem teada saada kui kunagi varem. Nad avastasid, et aatomid koosnevad positiivselt laetud tuumast, mis koosneb prootonitest ja neutronitest. Elektronid tiirlevad tuuma ümber ja neid hoitakse paigal mingites subatomaarsetes kihtides.
Aatomite omadused
Igal elemendil on oma ainulaadne aatomimudel, mis määrab selle füüsilised ja keemilised omadused. Aatomid erinevad üksteisest massi, suuruse, kuju ja teiste keemiliste omaduste poolest.
Keemilises mõttes on aatomid elektriliselt neutraalsed, kuna neil on sama arv positiivselt laetud prootoneid kui negatiivselt laetud elektrone.
Aatomituumas sisalduvad prootonid meelitavad elektrone elektromagnetilise jõuga, hoides neid tuuma läheduses. Kuid elektronid võivad oma energia tasemeid muuta, liikudes ühest subatomaarsest kihist teise. Nende muutuste tõttu vabastavad aatomid valguseenergiat, mida kasutatakse valgussignaalide tekitamisel.
Mõned elemendid on radioaktiivsed, mis tähendab, et nende tuumad on ebastabiilsed ja emiteerivad kiirgust. See omadus muudab need ohtlikuks ja väga mürgiseks keemiliseks elemendiks.
Mis on keemilised elemendid?
Keemilised elemendid on aatomite kogumid, mis koosnevad ainult ühest tüüpi aatomitest. Kokku on teadaolevalt 118 erinevat keemilist elementi, mille hulka kuuluvad näiteks süsinik, hapnik, raud, väävel ja kuld. Iga keemiline element erineb teistest oma aatomite arvu jaotuse, struktuuri, keemilise käitumise, füüsikaliste omaduste ja muude omaduste poolest.
Iga keemilise elemendi aatomid erinevad nende prootonite ja neutronite arvu poolest. Näiteks süsinikul on aatomites kuus prootonit ja kuus neutronit.
Aatomite struktuur ja koostis
Aatomid koosnevad neljast peamisest osast: prootonitest, neutronitest, elektronidest ja elektromagnetilisest jõust, mis hoiab kogu aatomit koos.
Aatom on kõige lihtsamalt kirjeldatuna tükk vahatatavat alusriiet, mille keskel on positiivselt laetud tuum, mis koosneb prootonitest ja neutronitest. Elektronid tiirlevad tuuma ümber, moodustades kihte. Iga subatomaarne kiht võib hoida kindlat arvu elektrone. Esimene kiht mahutab kahte, teine kaheksa, kolmas 18 ja neljas kiht mahutab kuni 32 elektroni.
Aatomit käsitatakse üldiselt kui elektroni pilve, kuna elektronid tiirlevad kihtide vahel oma ruumiliselt määratud positsioonidel. Elektronide paiknemine määrab paljud olulised omadused, nagu keemilise elemendi aatomiradius, reaktiivsus ja keemilised seosed teistega elementidega.
Aatomi mudelid
Aja jooksul on aatomite mudelid arenenud. 1900. aastal pakkusid Max Planck ja Albert Einstein välja kvantteooria, mis kirjeldas aatomit kui subatomaarset osakest, millel on energia. Schrödingeri väli oli Aatomimudel, mida tuntakse ka kui laineosakest, mis arvestas kvantväljateooriaga, et iga kihi all retseptorit ei leidu. See tähendab, et elektronid ei orbit aatomituuma ümber, nagu seni arvati, vaid pigem moodustavad väli, mida kutsutakse elektronide pilveks.
Kaks muud aatomimudelit on topeltkihi mudel ja kvarkide mudel. Topeltkihi mudel ütleb, et elektronid liiguvad kahest peamise energiatasemest, mida nimetatakse s-muutvaks ja p-muutvaks. Kvarkimudel kirjeldab, kuidas tuumade koostis sõltub kvarkidest, mis on veel madalama astme subatomaarsed osakesed.
Aatomite mass ja suurus
Aatomite mass varieerub sõltuvalt elemendist, kuid keskmiselt on aatomi mass 1,66 × 10 ^−24 g. Seda väärtust nimetatakse aatomi massiühikuteks või AMU-deks.
Aatomi suurus on samuti erinev, olenevalt sellest, milline keemiline element on tegemist. Aatomi läbimõõt võib olla vahemikus 0,1 angstromit kuni 0,5 nanomeetrit. Kõige suuremad aatomid on tuntud alkanelemendid nagu cesium, barium ja kaltsium.
Aatomite sidumine
Aatomid moodustavad keemilisi sidemeid teiste elementidega, et moodustada molekule, ühendeid ja kompleksseid struktuure. Keemiliste sidemete tüübid hõlmavad kovalentseid sidemeid, ioonsidemeid ja metallilisi sidemeid.
Kovalentne side tekib, kui kaks aatomit jagavad elektrone, moodustades molekuli. Ioonside tekib tekib siis, kui üks aatom kaotab elektrone ja muutub positiivselt laetud iooniks, samal ajal kui teine võtab need elektronid endale ja muutub negatiivselt laetud iooniks. Metalliline side tekib siis, kui mitu metalliaatomit jagavad oma elektrone ja seovad metalli kokku.
Aatomi ja keemiliste reaktsioonide ühendamine
Keemilised elemendid reageerivad omavahel keemilise reaktsiooni kaudu, moodustades uusi aatomeid. Keemiline reaktsioon võib olla termiline, valguskiirguse, elektrienergia või muu energia kaudu. Kui keemiline reaktsioon toimub, ei muutu aatomite arv ega nende koostis. Ainus erinevus on see, et aatomid lülituvad ringi ja moodustavad uusi ühendeid.
Konklusioon
Aatomid on olulised keemilised osakesed, millest koosnevad kõik keemilised elemendid. Aatomid on unikaalsed struktuurid ja neil on erinevad omadused, mis eristavad neid teistest aatomitest. Aatomite uurimine on viinud tohututele edusammudele keemia-, bioloogia- ja füüsika valdkondades.
Me loodame, et see artikkel aitas teil paremini mõista aatomite kujunemise, struktuuri ja omadusi. Kui teil on üksikasjalikumat küsimusi, võtke meiega ühendust, et saada veelgi paremat selgitust aatomite kohta.