Atomer betragtes bedst som de mindste udelelige dele af almindelig materie. Faktisk stammer deres navn fra græsk for "kan ikke klippes." Atomer består af protoner, neutroner og elektroner, selvom den mindste og enkleste slags, hydrogenatomet, ikke indeholder nogen neutroner.
Et element er stof, der består af en enkelt atomart. Når du ser på det periodiske system af elementerne, er hver kasse, du ser, optaget af et stof med et unikt arrangement af protoner og neutroner. I det specielle tilfælde, hvor kun et enkelt atom af et element er til stede, er definitionen af "atom" og "element" identisk. Alternativt kan du have 10 eller 100 eller 1.000.000 ton stof, der kun består af et enkelt element, så længe hvert atom i den kæmpe masse er identisk. Sagt lidt anderledes, når man præsenteres for et atom og et element og fortalt, at kun en er mikroskopisk, ved du, hvilket er et eksempel på en element (selvom ikke alle sammenlægninger af et enkelt element naturligvis er store nok til at blive set med det blotte øje eller endda et konventionelt mikroskop).
Hvad er nogle eksempler på atomer?
Eksempler på atomer, som du næsten er sikker på at have hørt om - medmindre du lige er landet her fra en anden planet eller måske i et parallelt univers, hvor atomer i sig selv er uhørt - inkluderer brint, ilt og kulstof på et absolut minimum. Brint og ilt er de to atomer i vand, hvor den kemiske formel for vand er H2O fordi en molekyle vand indeholder to hydrogenatomer og et iltatom. Bemærk, at vand, selvom det ikke kan miste noget af dets bestanddele og stadig er vand, ikke er et element, fordi ikke alle dets atomer er identiske. I stedet er det en forbindelse. (Mere om denne nomenklatur snart.)
Hvert atom kan omfatte tre forskellige komponenter: protoner, neutroner og elektroner. Faktisk indeholder hvert atom udover hydrogenatomet mindst et af hvert; hydrogen består af en proton og en elektron, men har ingen neutroner. Protoner og neutroner har næsten samme masse, hvor en protons masse er 1,6726231 x 10-27 kg og en elektron er 1,6749286 x 10-27 kg. Elektroner er stadig mindre, så meget at deres samlede masse kan overses til praktiske formål, når man beregner massen af et givet atom. En elektron har en masse på 9,1093897 x 10-31 kg.
Atomer i deres elementære form indeholder lige mange protoner og elektroner. En proton bærer en lille positiv elektrisk ladning, betegnet +1, hvorimod en elektron bærer en ladning på -1. Neutroner bærer ingen ladning, så et almindeligt atom har ingen nettoladning, da protonens positive ladning og elektronens negative ladning annullerer hinanden. Nogle atomer har dog ulige antal protoner og elektroner og bærer således en nettoladning (f.eks. -2 eller +3); disse atomer kaldes ioner.
Fysisk er atomer arrangeret omtrent som solsystemet, med mindre stofstykker, der spinder rundt om det langt mere massive centrum. I astronomi er tyngdekraften imidlertid det, der holder planeterne rundt om solen; i atomer er det en elektrostatisk kraft. Protonerne og neutronerne i et atom klumper sig sammen for at danne centrum, kaldet kernen. Fordi kernen kun indeholder positive og ikke-ladningsbærende komponenter, er den positivt ladet. Elektronerne eksisterer i mellemtiden i en sky omkring kernen, trukket til den af dens positive ladning. Placeringen af et elektron på ethvert tidspunkt kan ikke kendes nøjagtigt, men dets sandsynlighed for at være et givet sted i rummet kan beregnes med høj nøjagtighed. Denne usikkerhed danner grundlaget for kvantefysik, et spirende felt, der er flyttet fra det teoretiske til en række vigtige anvendelser inden for teknik og computerteknologi.
Hvad er atomernes navne?
Elementernes periodiske system er et universelt middel for forskere og begyndende studerende blive fortrolig med navnene på alle de forskellige atomer sammen med en sammenfatning af deres kritiske ejendomme. Disse findes i enhver kemi-lærebog og ubegrænsede steder online. Du skal have en praktisk til reference, når du konsulterer dette afsnit.
Det periodiske system indeholder navne og forkortelser på en eller to bogstaver for alle 103 elementer, eller hvis du foretrækker det, atomtyper. 92 af disse forekommer naturligt, mens de tungeste 11, nummereret 93 til 103, kun er produceret under laboratorieforhold. Hvert elements nummer i det periodiske system svarer til dets atomnummer og dermed antallet af protoner, det indeholder. Kassen i tabellen, der svarer til et element, viser normalt sin atommasse - det vil sige den samlede masse af dets protoner, neutroner og elektroner - i bunden af kassen under atomets navn. Da det til praktiske formål svarer til massen af protoner og neutroner alene, og fordi protoner og neutroner er meget tæt på samme masse, kan du udlede, hvor mange neutroner et atom har ved at trække dets atomnummer (antallet af protoner) fra atommassen og afrunding af. For eksempel er natrium (Na) nummer 11 i det periodiske system og har en masse på 22,99 atommasseenheder (amu). Når du afrunder dette til 23, kan du derefter beregne, at natrium skal have 23 - 11 = 12 neutroner.
Fra alt det foregående kan du samle, at atomer bliver tungere, når man bevæger sig fra venstre til højre og fra top til nederst i tabellen, som at læse en side i en bog, hvor hvert nyt ord bare er lidt større end det foregående ord.
Elementer kan eksistere som faste stoffer, væsker eller gasser i deres oprindelige tilstand. Carbon (C) er et eksempel på et fast stof; kviksølv (Hg), der findes i "old-school" termometre, er en væske; og hydrogen (H) eksisterer som en gas. De kan grupperes ved hjælp af det periodiske system i kategorier på baggrund af deres fysiske egenskaber. En praktisk måde at opdele dem på er i metaller og ikke-metaller. Metaller inkluderer seks undertyper, mens ikke-metaller kun har to. (Bor, arsen, silicium, germanium, antimon, tellur og astatin betragtes som metalloider.)
Det periodiske system indeholder 18 kolonner, men ikke alle mulige pladser i hver kolonne er optaget. Den første komplette række - det vil sige den første forekomst af alle 18 kolonner, der indeholder et element - starter med element nummer 19 (K eller kalium) og slutter med nummer 36 (Kr eller krypton). Dette virker med det samme akavet, men det sikrer, at atomer med lignende egenskaber med hensyn til deres bindingsadfærd og andre variabler forbliver i let identificerede rækker, kolonner eller andre grupper inden for bord.
Hvad er de forskellige typer atomer?
Isotoper er forskellige atomer, der har samme atomnummer og er derfor det samme element, men har forskellige antal neutroner. De varierer derfor i deres atommasse. Flere oplysninger om isotoper vises i et efterfølgende afsnit.
Limningsadfærd er et af forskellige kriterier, hvormed atomer kan adskilles. For eksempel kaldes de seks naturligt forekommende elementer i kolonne 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) ædle gasser fordi de i det væsentlige ikke er reaktive med andre elementer; dette minder om, hvordan medlemmer af adelklasserne i gamle tider ikke blandede sig med almindelige folk.
Metaller kan opdeles i seks typer (alkali, jordalkali, overgang, postovergang og actinoiderne og lanthanoiderne). Disse falder alle i forskellige regioner i det periodiske system. Størstedelen af grundstoffer er metaller af en eller anden art, men de 17 ikke-metaller inkluderer nogle af de bedre kendte atomer, herunder ilt, nitrogen, svovl og fosfor, som alle er vigtige for livet.
Hvad er forbindelser og molekyler?
En forbindelse er fremstillet af et eller flere grundstoffer. For eksempel er vand en forbindelse. Men du kan også have et eller flere grundstoffer eller forbindelser opløst i en anden, flydende forbindelse (normalt vand), som sukker opløst i vand. Dette er et eksempel på en opløsning, fordi molekylerne i det opløste stof (det opløste faste stof) ikke binder til opløste molekyler (såsom vand, ethanol eller hvad har du).
Den mindste enhed af en forbindelse kaldes et molekyle. Forholdet mellem atomer og grundstoffer afspejler forholdet mellem molekyler og forbindelser. Hvis du har en bid af rent natrium, et element, og reducerer det til den mindste mulige størrelse, er det, der er tilbage, et natriumatom. Hvis du har en samling af rent natriumchlorid (bordsalt; NaCl) og reducer det til det mindste, da det kan tage, mens du opretholder alle dets fysiske og kemiske egenskaber, har du et natriumchloridmolekyle.
Hvad er hovedelementerne?
De 10 mest forekommende elementer på Jorden udgør omkring 99 procent af massen af alle de grundstoffer, der findes overalt på planeten, inklusive i atmosfæren. Oxygen (O) alene tegner sig for 46,6 procent af jordens masse. Silicium (Si) tegner sig for 27,7 procent, mens aluminium (Al) kontrollerer 8,1 procent og jern (Fe) 5,0 procent. De næste fire mest rigelige findes alle som elektrolytter i menneskekroppen: Calcium (Ca) ved 3,6 procent, natrium (Na) ved 2,8 procent, kalium (K) ved 2,6 procent og magnesium (Mg) ved 2,1 procent.
Elementer, der findes i betydelige mængder i synlig form eller elementer, der kun er berygtede, kan betragtes som vigtige elementer i en eller anden forstand. Når du ser på rent guld, det være sig en lille flage eller en stor mursten (sidstnævnte er usandsynligt!), Ser du på et enkelt element. Dette stykke guld ville stadig blive betragtet som guld, selvom alt andet end et enkelt atom blev tilbage. På den anden side, som NASA bemærker, kunne en guldmønt have omkring 20.000.000.000.000.000.000.000 (20 septillion) guldatomer afhængigt af møntens størrelse.
Hvad er isotoper?
En isotop er en variant af et atom, på samme måde som en Doberman Pinscher er en variant af en hund. En vigtig egenskab ved en given type atom, husker du, er at dets atomnummer, og dermed antallet af protoner, det indeholder, ikke kan ændre sig. Derfor, hvis atomer skal komme i varianter, skal denne variation være resultatet af forskelle i neutronantal.
De fleste elementer har en enkelt stabil isotop, hvilket er den form, hvor elementet oftest findes. Nogle elementer findes dog naturligt som en blanding af isotoper. For eksempel består jern (Fe) af ca. 5,845 procent af 54Fe, 91,754 procent af 56Fe, 2.119 procent af 57Fe og 0,282 procent af 58Fe. Overskrifterne på venstre side af elementets forkortelser angiver antallet af protoner plus neutroner. Da atomnummeret på jern er 26, har de ovennævnte isotoper i rækkefølge 28, 30, 31 og 32 neutroner.
Alle isotoper af et givet atom har de samme kemiske egenskaber, hvilket betyder, at deres bindingsadfærd er den samme. Deres fysiske egenskaber, såsom deres masser, kogepunkter og smeltepunkter, er forskellige og er de midler, der bruges til at skelne mellem dem.