Az atomok az anyag alapvető egységei és az elemek meghatározó szerkezete. Az “atom” kifejezés az oszthatatlan görög szóból származik, mert egyszer azt hitték, hogy az atomok a legkisebb dolgok az univerzumban, és nem oszthatók meg. Most már tudjuk, hogy az atomok három részecskéből állnak: protonokból, neutronokból és elektronokból — amelyek még kisebb részecskékből, például kvarkokból állnak.
atomok jöttek létre az ősrobbanás után 13, 7 milliárd évvel ezelőtt., Ahogy a forró, sűrű új univerzum lehűlt, a körülmények alkalmassá váltak kvarkok és elektronok kialakulására. A kvarkok protonokat és neutronokat képeztek, és ezek a részecskék atommagokká egyesültek. Mindez a világegyetem létezésének első néhány percében történt, a CERN szerint.
380 000 évbe telt, amíg az univerzum annyira lehűlt, hogy lelassítsa az elektronokat, hogy a magok elfoghassák őket, hogy az első atomokat képezzék. A legkorábbi atomok elsősorban a hidrogén és a hélium voltak, amelyek még mindig a legelterjedtebb elemek az univerzumban-írja a Jefferson Lab., A gravitáció hatására a gázfelhők összeolvadtak és csillagokat képeztek, a csillagokban pedig nehezebb atomok jöttek létre (és még mindig vannak), és az egész világegyetemben elküldték őket, amikor a csillag felrobbant (szupernóva).
Atomi részecskék
Protonok, illetve neutronok nehezebbek, mint az elektronok, illetve abban az atommag középpontjában az atom. Az elektronok rendkívül könnyűek, és a mag körül keringő felhőben léteznek. Az elektronfelhő sugara 10 000-szer nagyobb, mint a mag, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium szerint.,
a protonok és neutronok tömege megközelítőleg azonos. Egy proton azonban körülbelül 1835-szer nagyobb tömegű, mint egy elektron. Az atomoknak mindig azonos számú protonja és elektronja van, és a protonok és neutronok száma is általában azonos. Egy proton hozzáadása egy atomhoz Új elemet hoz létre, míg egy neutron hozzáadása izotópot eredményez, vagy nehezebb változat, az atom.
Nucleus
a magot Ernest Rutherford, Új-zélandi fizikus fedezte fel 1911-ben., 1920-ban Rutherford proton nevet javasolt az atom pozitív töltésű részecskéire. Azt is feltételezte, hogy van egy semleges részecske a magban, amit James Chadwick, Rutherford brit fizikus és diákja 1932-ben meg tudott erősíteni.
gyakorlatilag egy atom teljes tömege a magjában található, a kémiai Libretextusok szerint. Az atommagot alkotó protonok és neutronok megközelítőleg azonos tömegűek (a proton valamivel kisebb), és ugyanolyan szöglöketűek, vagy spinesek.,
a magot az erős erő tartja össze, amely a négy alapvető erő egyike a természetben. Ez az erő a protonok és a neutronok között legyőzi azt a visszataszító elektromos erőt, amely a villamos energia szabályai szerint egyébként széttépné a protonokat. Egyes atommagok instabilak, mivel a kötési erő a különböző atomok esetében a mag mérete alapján változik. Ezek az atomok ezután más elemekké bomlanak, mint például a szén-14, amely nitrogénné bomlik-14.,
protonok
a protonok az atommagokban található pozitív töltésű részecskék. Rutherford fedezte fel őket katódsugárcsövekkel végzett kísérletekben, amelyeket 1911 és 1919 között végeztek. A protonok körülbelül 99,86% – ban olyan masszívak, mint a neutronok.
az atomban lévő protonok száma minden elemhez egyedi., Például a szénatomok hat protonnal rendelkeznek, a hidrogénatomok egy, az oxigénatomok pedig nyolc. Az atomban lévő protonok számát az elem atomszámának nevezik. A protonok száma meghatározza az elem kémiai viselkedését is. Az elemek az elemek periódusos táblázatában vannak elrendezve az atomszám növelésének sorrendjében.,
három kvark alkotja az egyes protonokat — két “fel” kvarkot (mindegyik kétharmados pozitív töltéssel) és egy “le” kvarkot (egyharmados negatív töltéssel) -, és ezeket más szubatomi részecskék, úgynevezett gluonok tartják össze, amelyek tömegtelenek.
az elektronok
az elektronok kicsiek a protonokhoz és neutronokhoz képest, több mint 1800-szor kisebbek, mint egy proton vagy egy neutron. Az elektronok körülbelül 0, 054% – kal olyan masszívak, mint a neutronok, a Jefferson Lab szerint.
Joseph John (J. J.) Thomson, egy brit fizikus fedezte fel az elektront 1897-ben, a Science History Institute szerint., Eredetileg “corpuscles” néven ismert, az elektronok negatív töltéssel rendelkeznek, és elektromosan vonzódnak a pozitív töltésű protonokhoz. Az elektronok körülveszik az atommagot pályáknak nevezett pályákon, egy ötlet, amelyet Erwin Schrödinger, egy osztrák fizikus terjesztett elő az 1920-as években. ma ezt a modellt kvantummodellnek vagy elektronfelhő modellnek nevezik. Az atomot körülvevő belső pályák gömb alakúak, de a külső pályák sokkal bonyolultabbak.
egy atom elektronkonfigurációja az elektronok helyét jelöli egy tipikus atomban., A kémikusok a fizika elektronkonfigurációjának és elveinek felhasználásával megjósolhatják egy atom tulajdonságait, például a stabilitást, a forráspontot és a vezetőképességet a Los Alamos Nemzeti Laboratórium szerint.
neutronok
a neutron létezését Rutherford 1920-ban elméletezte, és Chadwick fedezte fel 1932-ben, az American Physical Society szerint. Neutronokat találtak a kísérletek során, amikor az atomokat egy vékony berilliumlapra lőtték. A töltés nélküli szubatomi részecskék felszabadultak – a neutron.,
a neutronok az összes atommagban (kivéve a hidrogént) található nem töltött részecskék. A neutron tömege valamivel nagyobb, mint egy protoné. Mint a protonok, neutronok is készült kvarkok — egy “fel” quark (pozitív 2/3 díj), valamint két “le” kvarkok (minden negatív egyharmada ellenében).
az atom története
az atom elmélete legalább I.E. 440-ig nyúlik vissza Democritusnak, görög tudósnak és filozófusnak. Democritus valószínűleg az atomok elméletét a múltbeli filozófusok munkájára építette, Andrew G szerint., Van Melsen, a szerző a “Atomos Atom: the History of the Concept Atom” (Duquesne University Press, 1952).
Democritus magyarázata az atom kezdődik egy kő. A felére vágott kő ugyanazon kő két felét adja. Ha a követ folyamatosan vágnák, egy bizonyos ponton létezne egy olyan darab kő, amely elég kicsi ahhoz, hogy már ne lehessen vágni. Az “atom” kifejezés az oszthatatlan görög szóból származik, amelyet Democritus arra a következtetésre jutott, hogy egy lény (bármilyen anyagforma) nem osztható meg többé.,
magyarázata magában foglalta azokat az elképzeléseket, amelyek szerint az atomok egymástól elkülönítve léteznek, hogy végtelen mennyiségű atom van, hogy az atomok képesek mozogni, hogy összekapcsolódhatnak, hogy anyagot hozzanak létre, de nem egyesülnek, hogy új atommá váljanak, és hogy a mai univerzum szerint nem oszthatók meg. Mivel azonban az akkori filozófusok többsége-különösen a befolyásos Arisztotelész-úgy gondolta, hogy minden anyag a földből, levegőből, tűzből és vízből származik, Democritus atomelméletét félretették.,
John Dalton, egy Brit kémikus, épül Démokritosz ötletet, 1803-ban, amikor kinyújtotta a saját atomi elmélete szerint a kémia tanszék a Purdue Egyetemen. Dalton elmélet szerepel több ötletek Démokritosz, mint atom oszthatatlan, elpusztíthatatlan, valamint, hogy a különböző atomok formában együtt, hogy minden anyag., Dalton kiegészítések, hogy az elmélet tartalmazza az alábbi ötleteket: minden atom egy bizonyos elem azonosak, hogy az atomok egy elem különböző súlyokat, majd tulajdonságok, mint az atomok egy másik elem, hogy az atomok nem lehet létrehozott vagy megsemmisült, illetve, hogy az ügy által alkotott atomok ötvözi az egyszerű egész számok.
Thomson, a brit fizikus, aki 1897-ben felfedezte az elektronot, bebizonyította, hogy az atomok megoszthatók a Chemical Heritage Foundation szerint., Képes volt meghatározni az elektronok létezését a katódsugárcsövek elektromos kisülésének tulajdonságainak tanulmányozásával. Thomson 1897-es tanulmánya szerint a sugarak a csövön belül elhajlottak, ami bebizonyította, hogy van valami, ami negatívan töltött a vákuumcsőben. 1899-ben Thomson kiadta az atom verziójának leírását, közismert nevén a “plum pudding model”.”Ennek a papírnak egy részlete megtalálható a Chem csapat webhelyén., Thomson modellje az atom tartalmazott nagyszámú elektronok felfüggesztett valamit, ami előállított pozitív töltés így az atom egy teljes semleges töltés. Modellje hasonlított a szilva pudingra, egy népszerű brit desszertre, amelynek mazsolát felfüggesztettek egy kerek tortaszerű labdában.
az atommodell további módosítására és továbbfejlesztésére a következő tudós Rutherford volt, aki Thomson alatt tanult, a Purdue Egyetem kémiai Tanszéke szerint. 1911-ben Rutherford kiadta az atom verzióját, amely magában foglalta az elektronok által keringett pozitív töltésű magot., Ez a modell akkor merült fel, amikor Rutherford és segítői alfa-részecskéket lőttek vékony aranylapokra. Az alfa-részecske két protonból és két neutronból áll, amelyeket ugyanaz az erős nukleáris erő tart össze, amely megköti a magot, a Jefferson Lab szerint.
a tudósok észrevették, hogy az alfa-részecskék kis százaléka nagyon nagy szögben szétszóródott az eredeti mozgási irányba, míg a többség alig zavart., Rutherford képes volt közelíteni az arany atom magjának méretét, megállapítva, hogy legalább 10 000-szer kisebb, mint a teljes atom mérete, mivel az atom nagy része üres hely. Rutherford atom modellje továbbra is az alapmodell, amelyet ma használnak.,
Több más tudósok előmozdítása az atom-modell, beleértve a Niels Bohr (épült Rutherford modell tartalmazza tulajdonságai elektronok alapján a hidrogén-spektrum), Erwin Schrödinger (fejlett a kvantum-modell az atom), Werner Heisenberg (azt, hogy nem lehet tudni, hogy a pozíció, sebesség egy elektron egyszerre), valamint Murray Gell-Mann George Zweig (önállóan fejlesztette ki az elméletet, hogy a protonok, illetve neutronok álló kvarkok).