Атомите, които може би сте чували, представляват възможно най-малкото парче от всякакъв вид материя. Ако сте имали късмета да имате една килограмова тухла от елемента злато (Au), можете да я разделите на по-малки и по-малки парчета, докато не останете само със златни атоми; възможни са допълнителни разделения, но нито един от получените компоненти не е специфичен за златото.
Периодичната таблица на елементите включва 118 отделни типа атоми (т.е. елементи), като всички те имат уникален брой протони и електрони и подобен брой неутрони. Но колко мъничка е тази безкрайно малка единица? Има ли начин да се свърже размер на атом до радиуса на каквото и да било от собствения ви опит?
Какви са частите на атома?
Всички атоми съдържат поне един протон, с протонно число, определящо идентичността на елемент. Елементът има атомен номер, уникалния идентификатор, свързан с протонното число и с едно- или двубуквен символ (напр. Ca за калций, елемент номер 20 в периодичната таблица).
В неутрално, незаредено състояние всеки атом има еднакъв брой
електрони както прави протоните. Елементите, започващи с хелий, също съдържат редица неутрони подобно и обикновено леко надвишаващо протонното число. Варианти на елементи с различен брой неутрони се наричат изотопи.Протоните са отрицателно заредени и са групирани с неутрони, за да образуват атомното ядро. Междувременно отрицателно заредените електрони се преместват на значително разстояние от ядрото спрямо общия размер на атома, както ще видите подробно.
Какви сили определят атомния размер?
Атомите се характеризират с огромното си количество незаето пространство, което е привидно странно наблюдение за нещо, което вече е толкова малко. Атомният радиус обикновено се определя като разстоянието от центъра на ядрото до най-външния електронна орбитала. В този смисъл атомът може да бъде представен графично като кръгъл, с ядрото в центъра и най-външната електронна обвивка, образуваща дъгата на кръга.
Докато се движите отляво надясно по ред, протонното число и електронното число се увеличават с по една с всяка промяна в елемента. Тъй като обаче електроните се добавят разпръснато благодарение на правилата за електронно-орбитално пълнене, докато нарастващият положителен заряд на ядрото остава концентрирано в едно малко пространство, електроните се изтеглят по-близо до ядрото, докато благородните газове в периода 18 от всеки ред.
След това, с скок към следващия ред, най-външните електрони на атомите се намират на изцяло ново енергийно ниво, увеличавайки значително атомния радиус. След това радиусите намаляват по новия ред в периодичната таблица, както преди.
Какъв е размерът на атомното ядро?
Няма формална формула на атомния радиус, приложима за всички атоми, но в ковалентно свързани атоми радиусът може да бъде изчислен чрез разделяне на разстоянието между атомните ядра на две.
Атомните радиуси обикновено се определят чрез експериментиране и изваждане. Ако е известен радиусът на един атом (да речем, калций, около 178 пикометра или pm, равен на 1,78 10–10 m), а разстоянието между ядрата на молекулата на калциев селенид (CaSe) е 278 pm, можете да извадите 178 от 278, за да получите разумна оценка на радиуса на селенов атом (100 pm).
По отношение на реалните аналогии, един класически размер на сравнение на атома е свързан със спортен стадион. The радиус на ядрото само по себе си е само за 1 × 10–15 м независимо от елемента и в типичен атом, най-отдалеченият електрон би бил близо до футболно игрище или около 100 m.
Таблица с размер на атома
Вижте Ресурси за графика, показваща приблизителните стойности на първите 86 елемента в периодичната таблица. Те варират от около 40 pm за водород до около 240 pm за цезий.