Jak charakterizovat velikost atomu

Atomy, které jste možná slyšeli, představují nejmenší možný kousek jakéhokoli konkrétního druhu hmoty. Pokud jste měli to štěstí, že máte jednu libru cihly elementárního zlata (Au), můžete ji rozdělit na tenčí a drobnější kousky, dokud vám nezůstanou jen atomy zlata; další rozdělení je možné, ale žádná z výsledných složek není konkrétně pro zlato.

Periodická tabulka prvků zahrnuje 118 jednotlivých typů atomů (tj. Prvků), z nichž všechny mají jedinečný počet protonů a elektronů a podobný počet neutronů. Jak malá je ale tato nekonečně malá entita? Existuje způsob, jak spojit velikost atomu do okruhu něčeho z vašich vlastních zkušeností?

Všechny atomy obsahují alespoň jeden proton, s protonovým číslem určujícím identitu prvku. Prvek má atomové číslo, jedinečný identifikátor přidružený k protonovému číslu a se jedno- nebo dvoupísmenným symbolem (např. Ca pro vápník, prvek číslo 20 v periodické tabulce).

V neutrálním stavu bez náboje má každý atom stejný počet elektrony stejně jako protony. Prvky začínající heliem také obsahují řadu

Protony jsou záporně nabité a jsou seskupeny s neutrony, aby vytvořily atomové jádro. Negativně nabité elektrony se mezitím zipují ve značných vzdálenostech od jádra ve vztahu k celkové velikosti atomu, jak uvidíte podrobně.

Atomy se vyznačují obrovským množstvím neobsazeného prostoru, což je zdánlivě bizarní pozorování něčeho již tak nepatrného. Atomový poloměr je obvykle definován jako vzdálenost od středu jádra k nejvzdálenějšímu elektronový orbitál. V tomto smyslu může být atom graficky znázorněn jako kruhový, přičemž jádro ve středu a nejvzdálenější elektronový obal tvoří oblouk kruhu.

Jak se pohybujete zleva doprava po řadě, protonové číslo a číslo elektronu se zvyšují o jednu s každou změnou prvku. Protože jsou elektrony přidávány rozptýleným způsobem díky pravidlům elektronovo-orbitálního plnění, zatímco rostoucí kladný náboj jádro zůstává koncentrované v jednom malém prostoru, elektrony jsou přitahovány blíže k jádru, dokud vzácné plyny v období 18 každého řádek.

Potom se skokem do další řady nacházejí nejvzdálenější elektrony atomů ve zcela nové energetické úrovni, což podstatně zvyšuje poloměr atomu. Poté se poloměry zmenšují podél nového řádku v periodické tabulce, jako dříve.

Na všechny atomy neexistuje formální vzorec atomového poloměru, ale u kovalentně vázaných atomů lze poloměr odhadnout vydělením vzdálenosti mezi atomovými jádry dvěma.

Atomové poloměry jsou obecně určovány experimentováním a odčítáním. Pokud je znám poloměr jednoho atomu (řekněme vápník, asi 178 pikometrů nebo pm, což se rovná 1,78 10^–10 m) a vzdálenost mezi jádry molekuly selenidu vápenatého (CaSe) je 278 pm, můžete odečíst 178 z 278, abyste získali rozumný odhad poloměru atomu selenu (100 pm).

Pokud jde o analogie v reálném světě, jedna klasická velikost srovnání atomu se týká sportovního stadionu. The poloměr jádra samo o sobě je jen o 1 × 10^–15 m bez ohledu na prvek a v typickém atomu by byl nejvzdálenější elektron blízko fotbalového hřiště, nebo asi 100 m.

Viz zdroje pro graf zobrazující přibližné hodnoty prvních 86 prvků v periodické tabulce. Ty se pohybují od přibližně 40 hodin pro vodík do přibližně 240 hodin pro cesium.