Atomit ovat perusyksiköitä väliä ja määritellään rakenne-elementtejä. Termi ”atomi”tulee kreikan jakamatonta tarkoittavasta sanasta, koska aikoinaan ajateltiin, että atomit ovat maailmankaikkeuden pienimpiä asioita eikä niitä voitu jakaa. Tiedämme nyt, että atomit koostuvat kolmesta hiukkasesta: protoneista, neutroneista ja elektroneista — jotka koostuvat vielä pienemmistä hiukkasista, kuten kvarkeista.
Atomit syntyivät alkuräjähdyksen jälkeen 13,7 miljardia vuotta sitten., Koska kuuma, tiheä uuden maailmankaikkeuden jäähtynyt, olosuhteet tuli sopiva kvarkit ja elektronit muodostavat. Kvarkit yhdistyivät muodostaen protoneja ja neutroneja, ja nämä hiukkaset yhdistyivät ytimiksi. Tämä kaikki tapahtui CERNin mukaan maailmankaikkeuden olemassaolon ensimmäisten minuuttien aikana.
kesti 380 000 vuotta universumin jäähtyä tarpeeksi hidastaa elektroneja niin, että ytimet voisi kaapata ne muodostavat ensimmäiset atomit. Varhaisin atomit olivat pääasiassa vetyä ja heliumia, jotka ovat edelleen runsaimmat elementtejä maailmankaikkeuden, mukaan Jefferson Lab., Painovoima sai lopulta kaasupilvet kasaantumaan ja muodostamaan tähtiä, ja tähdissä syntyi (ja on edelleen) raskaampia atomeja, jotka lähetettiin kaikkialle universumiin, kun tähti räjähti (supernova).
Atomi hiukkaset,
Protonit ja neutronit ovat raskaampia kuin elektronit ja oleskella tuma keskellä atomin. Elektronit ovat erittäin kevyitä, ja ne ovat olemassa ydintä kiertävässä pilvessä. Elektronipilven säde on Los Alamos National Laboratoryn mukaan 10 000 kertaa suurempi kuin ytimen.,
protonien ja neutronien massa on suunnilleen sama. Yksi protoni on kuitenkin noin 1 835 kertaa elektronia massiivisempi. Atomeilla on aina yhtä monta protonia ja elektronia, ja protonien ja neutronien määrä on yleensä sama. Protonin lisääminen atomiin tekee uuden alkuaineen, kun taas neutroniin lisääminen tekee atomista isotoopin eli raskaamman version.
Nucleus
ydin löydettiin vuonna 1911 Ernest Rutherford, fyysikko Uudesta-Seelannista., Vuonna 1920 Rutherford ehdotti nimeä protoni atomin positiivisesti varautuneille hiukkasille. Hän myös teoretisoi, että ytimen sisällä oli neutraali hiukkanen, jonka Rutherfordin brittiläinen fyysikko ja oppilas James Chadwick pystyi vahvistamaan vuonna 1932.
käytännössä kaikki atomin massa sijaitsee sen ytimessä kemian Libretekstien mukaan. Protonit ja neutronit, jotka muodostavat ydin on suunnilleen sama massa (protoni on hieman vähemmän) ja on sama impulssimomentti, tai spin.,
ydintä pitää koossa vahva voima, joka on yksi luonnon neljästä perusjoukosta. Tämä pakottaa välillä protonit ja neutronit voittaa vastenmielinen sähkö voima, joka olisi muuten työntää protonien lisäksi, sääntöjen mukaan sähkön. Jotkin atomiytimet ovat epästabiileja, koska sidosvoima vaihtelee eri atomien suhteen tuman koon perusteella. Tällöin nämä atomit hajoavat muiksi alkuaineiksi, kuten hiili-14 hajoaa typeksi-14.,
Protonien
Protonit ovat positiivisesti varautuneita hiukkasia tavataan atomiytimet. Rutherford löysi ne katodisädeputkilla tehdyissä kokeissa, joita tehtiin vuosina 1911-1919. Protonit ovat noin 99,86% yhtä massiivisia kuin neutronit.
protonien määrä atomissa on yksilöllinen jokaiselle alkuaineelle., Esimerkiksi hiiliatomeilla on kuusi protonia, vetyatomeilla yksi ja happiatomeilla kahdeksan. Atomissa olevien protonien lukumäärästä käytetään nimitystä kyseisen alkuaineen atomiluku. Protonien määrä määrittää myös alkuaineen kemiallisen käyttäytymisen. Alkuaineet järjestetään alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä siten, että atomiluku kasvaa.,
Kolme kvarkit muodostavat kukin protoni — kaksi ”ylös” kvarkit (molemmissa kaksi kolmasosaa positiivinen varaus) ja yksi ”alas” quark (yhden-kolmannen negatiivinen varaus) — ja ne järjestetään yhdessä muiden atomia pienempiä hiukkasia kutsutaan gluonit, jotka ovat massattomia.
Elektronit
Elektronit ovat pieniä verrattuna protonien ja neutronien, yli 1 800 kertaa pienempi kuin protoni tai neutroni. Elektronit ovat Jefferson Labin mukaan noin 0,054% yhtä massiivisia kuin neutronit.
Joseph John (J. J.) Thomson, englantilainen fyysikko, joka löysi elektronin vuonna 1897, mukaan Tieteen Historian Instituutti., Alun perin nimellä ”corpuscles,” elektronit on negatiivinen varaus ja on sähköisesti puoleensa positiivisesti varautuneita protoneja. Elektronit ympäröivät atomin ytimen vuonna reittejä kutsutaan orbitaalit, ajatus, että oli ojensi Erwin Schrödinger, Itävaltalainen fyysikko, 1920-luvulla. Tänään, tämä malli on tunnettu quantum malli tai elektroni pilvi malli. Atomia ympäröivät sisemmät orbitaalit ovat pallomaisia, mutta ulommat orbitaalit ovat paljon monimutkaisempia.
atomin elektronikonfiguraatio viittaa elektronien sijainteihin tyypillisessä atomissa., Käyttämällä electron kokoonpano ja periaatteet fysiikan, kemistit voi ennustaa atomin ominaisuudet, kuten vakaus, kiehumispiste ja johtavuus, mukaan Los Alamos National Laboratory.
Neutronit
neutroni olemassaolo oli teoria Rutherford vuonna 1920 ja Chadwick löysi vuonna 1932, mukaan American Physical Society. Neutroneja löytyi kokeissa, kun atomeja ammuttiin ohuella berylliumlevyllä. Atomihiukkasia, joissa ei ollut varausta, vapautui neutronista.,
Neutronit ovat varauksettomia hiukkasia tavataan kaikki atomiytimet (paitsi vety). Neutronin massa on hieman protonia suurempi. Kuten protonit, neutronit ovat myös valmistettu kvarkit — yksi ”ylös” quark (positiivinen 2/3 lisämaksusta) ja kaksi ”alas” kvarkit (jokainen negatiivisia kolmasosa lisämaksusta).
Historia atom
teoria atomin päivämäärät ainakin niin pitkälle taaksepäin kuin 440 B. C. Demokritos, kreikkalainen tiedemies ja filosofi. Demokritos mitä todennäköisimmin rakensi atomiteoriansa menneiden filosofien työn varaan Andrew g: n mukaan., Van Melsen, kirjoittaja ”Alkaen Atomos Atom: Historian Käsite Atom” (Duquesne University Press, 1952).
Demokritoksen selitys atomista alkaa kivestä. Kahtia hakattu kivi antaa kaksi saman kiven puolikasta. Jos kiveä leikattaisiin jatkuvasti, jossain vaiheessa olisi niin pieni pala kiveä, ettei sitä enää pystyttäisi leikkaamaan. Termi ”atom” tulee kreikan sanasta, jakamaton, joka Demokritos päätellä, on oltava kohta, jossa a on (minkä tahansa aineen) ei voi jakaa enempää.,
Hänen selitys sisälsi ajatuksia, että atomit ovat olemassa erillään toisistaan, että on olemassa ääretön määrä atomeja, atomit voivat liikkua, että ne voidaan yhdistää yhdessä luoda väliä, mutta älä yhdistä tulla uusi atom, ja että niitä ei voida jakaa, mukaan Maailmankaikkeus Tänään. Kuitenkin, koska useimmat filosofit aikaan — varsinkin erittäin vaikutusvaltainen Aristoteles — uskotaan, että kaikki materia oli luotu maa, ilma, tuli ja vesi, Demokritos’ atomi-teoria oli unohdettava.,
John Dalton, englantilainen kemisti, rakennettu Demokritos’ ideoita vuonna 1803, kun hän ojensi hänen oma atomi-teoria, mukaan kemian laitos Purduen Yliopistossa. Daltonin teorian mukana useita ideoita Demokritos, kuten atomit, ovat jakamattomat ja muuttumattomat ja että eri atomit muodostavat yhdessä luoda kaikkia väliä., Daltonin lisäyksiä teoria sisälsi seuraavia ajatuksia: Että kaikki atomit tietyn osa oli samanlaisia, että atomien yksi elementti on eri painot ja ominaisuudet kuin atomien toinen elementti, että atomia ei voi luoda tai tuhota, ja että asia on muodostunut atomien yhdistämällä yksinkertaisia kokonaislukuja.
Thomson, englantilainen fyysikko, joka löysi elektronin vuonna 1897, osoitti, että atomit voidaan jakaa mukaan Kemiallinen Heritage Foundation., Hän pystyi määrittämään elektronien olemassaolon tutkimalla sähköpurkauksen ominaisuuksia katodisädeputkissa. Mukaan Thomson 1897 paperi, säteet olivat taipuneen putken sisällä, joka osoitti, että siellä oli jotain, joka oli negatiivisesti varautuneita sisällä tyhjiö putki. Vuonna 1899 Thomson julkaisi kuvauksen atomin versiostaan, joka tunnetaan yleisesti nimellä ”plum pudding model”.”Ote tästä lehdestä löytyy Chem Team-sivustolta., Thomsonin malli atomin mukana suuri määrä elektroneja keskeytetty jotain, joka tuotti positiivinen varaus, jolloin atomi on kaiken kaikkiaan neutraali varaus. Hänen mallinsa muistutti luumuvanukasta, suosittua brittiläistä jälkiruokaa, jonka rusinat oli ripustettu pyöreään kakkumaiseen palloon.
seuraava tutkija edelleen muokata ja etukäteen atomi malli oli Rutherford, joka opiskeli alle Thomson, mukaan kemian laitos Purduen Yliopistossa. Vuonna 1911 Rutherford julkaisi oman versionsa atomista, johon kuului elektronien kiertämä positiivisesti varautunut ydin., Tämä malli syntyi, kun Rutherford avustajineen ampui alfahiukkasia ohuille kultalevyille. Alfahiukkanen koostuu kahdesta protonista ja kahdesta neutronista, joita kaikkia pitää Jeffersonin laboratorion mukaan koossa sama vahva ydinvoima, joka sitoo ydintä.
tutkijat huomannut, että pieni osa alfa-hiukkaset olivat hajallaan ja erittäin suuri kulmassa alkuperäiseen suuntaan liikkeen, kun suurin osa kulki läpi tuskin häiriintynyt., Rutherford oli mahdollisuus likimääräinen koko ytimen kulta-atomi, löytää sen olevan ainakin 10 000 kertaa pienempi kuin koko atomin kanssa paljon atomi on tyhjää tilaa. Rutherfordin atomin malli on edelleen perusmalli, jota käytetään nykyään.,
Useat muut tutkijat edistänyt atomi malli, kuten Niels Bohr (rakennettu Rutherford on malli sisältää ominaisuuksia elektronit perustuu vedyn spektrin), Erwin Schrödinger (kehitetty quantum malli atom), Werner Heisenberg (totesi, että kukaan ei voi tietää, sekä paikan ja nopeuden elektronin samanaikaisesti), ja Murray Gell-Mann ja George Zweig (itsenäisesti kehitetty teoria, että protonit ja neutronit koostuvat kvarkeista).