Atomy jsou nejlépe považovány za nejmenší nedělitelné kousky obyčejné hmoty. Ve skutečnosti je jejich název odvozen z řečtiny, protože „nelze řezat“. Atomy se skládají z protonů, neutronů a elektronů, ačkoli nejmenší a nejjednodušší druh, atom vodíku, neobsahuje žádné neutrony.
Prvek je hmota skládající se z jediného druhu atomu. Když se podíváte na periodickou tabulku prvků, každé políčko, které vidíte, je obsazeno látkou s jedinečným uspořádáním protonů a neutronů. Ve zvláštním případě, že je přítomen pouze jeden atom prvku, jsou definice „atom“ a „prvek“ totožné. Alternativně můžete mít 10 nebo 100 nebo 1 000 000 tun hmoty sestávající pouze z jednoho prvku, pokud je každý atom v této obrovské hmotě identický. Řekněme trochu jinak, když se představí s atomem a prvkem a řekne se, že pouze jeden je mikroskopický, víte, který je příkladem prvek (i když ne všechny agregace jednoho prvku jsou samozřejmě dostatečně velké, aby byly viditelné pouhým okem nebo dokonce konvenčním prvkem mikroskop).
Jaké jsou příklady atomů?
Příklady atomů, o kterých jste téměř jistě slyšeli - pokud jste tedy právě nepřistáli zde z jiné planety, nebo možná v paralelním vesmíru, ve kterém jsou samotné atomy neslýchané - zahrnují vodík, kyslík a uhlík, na minimum. Vodík a kyslík jsou dva atomy ve vodě, přičemž chemický vzorec vody je H2O, protože jeden molekula vody obsahuje dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku. Všimněte si, že voda, i když nemůže ztratit žádný ze svých atomů, z nichž je složena, a stále být vodou, není prvkem, protože ne všechny její atomy jsou identické. Místo toho je to sloučenina. (Více o této nomenklatuře brzy.)
Každý atom může obsahovat tři různé složky: protony, neutrony a elektrony. Ve skutečnosti každý atom kromě atomu vodíku obsahuje alespoň jeden z každého; vodík se skládá z jednoho protonu a jednoho elektronu, ale nemá žádné neutrony. Protony a neutrony mají téměř stejnou hmotnost, přičemž hmotnost protonu je 1,6726231 x 10-27 kg a hmotnost elektronu 1,6749286 x 10-27 kg. Elektrony jsou stále tenčí, a to natolik, že jejich kombinovaná hmotnost může být pro praktické účely při výpočtu hmotnosti daného atomu zanedbána. Jeden elektron má hmotnost 9,1093897 x 10-31 kg.
Atomy ve své elementární formě obsahují stejný počet protonů a elektronů. Proton nese malý kladný elektrický náboj označený +1, zatímco elektron nese náboj -1. Neutrony nenesou žádný náboj, takže obyčejný atom nemá žádný čistý náboj, protože kladný náboj protonu a záporný náboj elektronu se navzájem ruší. Některé atomy však mají nestejný počet protonů a elektronů, a nesou tedy síťový náboj (např. -2 nebo +3); tyto atomy se nazývají ionty.
Fyzicky jsou atomy uspořádány zhruba jako sluneční soustava a kolem mnohem hmotnějšího středu se točí menší kousky hmoty. V astronomii je však gravitační síla tím, co udržuje planety otáčející se kolem Slunce; v atomech je to elektrostatická síla. Protony a neutrony atomu se shlukují a tvoří střed, který se nazývá jádro. Protože jádro obsahuje pouze kladné a nenabíjecí složky, je kladně nabité. Elektrony mezitím existují v oblaku kolem jádra, který je přitahován svým kladným nábojem. Pozici elektronu v kterémkoli okamžiku nelze přesně zjistit, ale jeho pravděpodobnost, že se na daném místě v prostoru vyskytne, lze vypočítat s vysokou přesností. Tato nejistota tvoří základ kvantové fyziky, rostoucího pole, které se přesunulo z teoretické do řady důležitých aplikací ve strojírenství a výpočetní technice.
Jak se jmenují atomy?
Periodická tabulka prvků je univerzálním prostředkem pro vědce i začínající studenty seznámit se s názvy všech různých atomů a se shrnutím jejich kritických vlastnosti. Ty se nacházejí v každé učebnici chemie a na neomezeném počtu míst online. Při prohlížení této části byste měli mít po ruce jednu příručku.
Periodická tabulka obsahuje názvy a jednopísmenné nebo dvoupísmenné zkratky všech 103 prvků nebo, pokud chcete, typů atomů. 92 z nich se přirozeně vyskytuje, zatímco nejtěžší 11, číslovaných 93 až 103, bylo vyrobeno pouze za laboratorních podmínek. Číslo každého prvku v periodické tabulce odpovídá jeho atomovému číslu, a tedy počtu protonů, které obsahuje. Rámeček v tabulce odpovídající prvku obvykle zobrazuje jeho atomovou hmotnost - tj. Celkovou hmotnost jeho protonů, neutronů a elektronů - na spodní straně rámečku pod názvem atomu. Jelikož z praktických důvodů se jedná o hmotnost samotných protonů a neutronů, a protože protony a neutrony mají velmi blízko k stejná hmotnost, můžete odvodit, kolik neutronů má atom, odečtením jeho atomového čísla (počtu protonů) od atomové hmotnosti a zaokrouhlením vypnuto. Například sodík (Na) je v periodické tabulce číslo 11 a má hmotnost 22,99 atomových hmotnostních jednotek (amu). Zaokrouhlením na 23 můžete vypočítat, že sodík musí mít 23 - 11 = 12 neutronů.
Ze všeho výše uvedeného můžete usoudit, že atomy se stávají těžšími, když se člověk pohybuje zleva doprava a shora dolů dole v tabulce, jako je čtení stránky v knize, na které je každé nové slovo jen o něco větší než předchozí slovo.
Prvky mohou existovat jako pevné látky, kapaliny nebo plyny v původním stavu. Uhlík (C) je příkladem pevné látky; rtuť (Hg), nalezená ve „old-school“ teploměrech, je kapalina; a vodík (H) existuje jako plyn. Mohou být seskupeny pomocí periodické tabulky do kategorií na základě jejich fyzikálních vlastností. Jeden pohodlný způsob, jak je rozdělit, je na kovy a nekovy. Kovy zahrnují šest podtypů, zatímco nekovy mají pouze dva. (Bór, arsen, křemík, germanium, antimon, telur a astat jsou považovány za metaloidy.)
Periodická tabulka obsahuje 18 sloupců, i když ne každý možný prostor v každém sloupci je obsazen. První úplný řádek - to znamená první instance všech 18 sloupců obsahujících prvek - začíná prvkem číslo 19 (K nebo draslík) a končí číslem 36 (Kr nebo krypton). Na první pohled to vypadá trapně, ale zajišťuje to atomy s podobnými vlastnostmi, pokud jde o jejich vazebné chování a další proměnné zůstávají ve snadno identifikovatelných řádcích, sloupcích nebo jiných skupinách v rámci stůl.
Jaké jsou různé typy atomů?
Izotopy jsou různé atomy, které mají stejné atomové číslo, a jsou tedy stejným prvkem, ale mají různý počet neutronů. Liší se proto svou atomovou hmotou. Další informace o izotopech se objeví v následující části.
Vazebné chování je jedním z různých kritérií, podle nichž lze atomy oddělit. Například šest přirozeně se vyskytujících prvků ve sloupci 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) se nazývá vzácné plyny protože jsou v podstatě nereaktivní s jinými prvky; to připomíná, jak se za starých časů příslušníci tříd šlechty nemísili s obyčejnými lidmi.
Kovy lze rozdělit do šesti typů (alkalické, alkalické zeminy, přechodné, post-přechodové a aktinoidy a lanthanoidy). To vše spadá do odlišných oblastí v periodické tabulce. Většina prvků jsou kovy nějakého druhu, ale 17 nekovů zahrnuje některé ze známějších atomů, včetně kyslíku, dusíku, síry a fosforu, které jsou všechny nezbytné pro život.
Co jsou sloučeniny a molekuly?
Sloučenina je vyrobena z jednoho nebo více prvků. Například voda je sloučenina. Ale můžete také mít jeden nebo více prvků nebo sloučenin rozpuštěných v jiné, kapalné sloučenině (obvykle vodě), jako je cukr rozpuštěný ve vodě. Toto je příklad řešení, protože molekuly v solutu (rozpuštěná pevná látka) se neváží na molekuly solutu (jako je voda, ethanol nebo co máte).
Nejmenší jednotka sloučeniny se nazývá molekula. Vztah atomů k prvkům odráží vztah mezi molekulami a sloučeninami. Pokud máte kus čistého sodíku, prvku a zmenšíte jej na co nejmenší možnou velikost, zbývá atom sodíku. Pokud máte sbírku čistého chloridu sodného (stolní sůl; NaCl) a snížit na nejmenší z nich může trvat při zachování všech svých fyzikálních a chemických vlastností, vám zůstane molekula chloridu sodného.
Jaké jsou hlavní prvky?
10 nejhojnějších prvků na Zemi tvoří přibližně 99 procent hmotnosti všech prvků nacházejících se na celé planetě, včetně atmosféry. Samotný kyslík (O) tvoří 46,6 procenta hmotnosti Země. Křemík (Si) tvoří 27,7 procenta, zatímco hliník (Al) kontroluje 8,1 procenta a železo (Fe) 5,0 procenta. Další čtyři nejhojnější jsou všechny jako elektrolyty v lidském těle: vápník (Ca) 3,6 procenta, sodík (Na) 2,8 procenta, draslík (K) 2,6 procenta a hořčík (Mg) 2,1 procenta.
Prvky nalezené ve značném množství ve viditelné formě nebo prvky, které jsou pouze notoricky známé, lze v určitém smyslu považovat za hlavní prvky. Když se podíváte na čisté zlato, ať už je to drobná vločka nebo velká cihla (druhá je nepravděpodobná!), Díváte se na jediný prvek. Ten kus zlata by byl stále považován za zlato, i kdyby zůstal jen jeden atom. Na druhou stranu, jak poznamenává NASA, zlatá mince může mít asi 20 000 000 000 000 000 000 (20 septilionů) atomů zlata v závislosti na velikosti mince.
Co jsou izotopy?
An izotop je varianta atomu, podobně jako Doberman Pinscher je varianta psa. Jednou důležitou vlastností daného typu atomu, kterou si vzpomenete, je, že jeho atomové číslo, a tedy počet protonů, které obsahuje, se nemůže změnit. Pokud tedy mají atomy přicházet ve variantách, musí být tato variace výsledkem rozdílů v počtu neutronů.
Většina prvků má jediný stabilní izotop, což je forma, ve které se prvek nejčastěji nachází. Některé prvky však existují přirozeně jako směs izotopů. Například železo (Fe) tvoří asi 5 845 procent 54Fe, 91,754 procenta 56Fe, 2,119 procenta 57Fe a 0,282 procenta 58Fe. Horní indexy na levé straně zkratek prvků označují počet protonů plus neutronů. Jelikož atomové číslo železa je 26, výše uvedené izotopy mají v pořadí 28, 30, 31 a 32 neutronů.
Všechny izotopy daného atomu mají stejné chemické vlastnosti, což znamená, že jejich vazebné chování je stejné. Jejich fyzikální vlastnosti, jako jsou jejich hmotnosti, teploty varu a teploty tání, se liší a jsou prostředkem používaným k jejich rozlišení.