So erstellen Sie ein 3D-Modell eines Atoms

Ein Atom, wie Sie vielleicht gehört haben, wird oft als kleinster gewöhnlicher Bestandteil der Materie bezeichnet, der existiert. Atome bestehen aus einzelnen Komponenten (von denen einige ihre eigenen subatomaren Komponenten enthalten), aber einem Atom, das etwa 1 × 10. groß ist^-10 m breit, ist das kleinste Teilchen, das die einzelnen Eigenschaften eines größeren Ganzen behält.

Die ungefähren Grundformen der Atome sind bekannt, wobei die Protonen und Neutronen in einer Kugel in der Kern und die viel kleineren Elektronen, die in relativ großer Entfernung von dem winzigen (ungefähr 1 × 10⁻¹⁵ m breit) Kern. Auf diese Weise können Sie dreidimensionale oder "3D"-Modelle von Atomen im Unterricht oder zu Hause konstruieren.

Einzelne Atomtypen heißen Elemente, und jedes Element hat einen Namen, z. B. Wasserstoff, Rubidium oder Neon. Diese benannten Elemente sind im Periodensystem der Elemente von eins bis 118 nummeriert. Diese Ordnungszahlen entsprechen der Anzahl von Protonen und Elektronen sowie der ungefähren durchschnittlichen Anzahl von Neutronen in jedem Element.

Sie können die Neutronenzahl für ein Element schätzen, indem Sie seine Ordnungszahl von seiner Atommasse subtrahieren, die in den meisten Periodensystemen unten in der Mitte der Elementkästen aufgeführt ist. Während Protonen und Neutronen in der Größenordnung von nur 10⁻²⁷ kg ist ein Elektron etwa 2.000 Mal weniger massiv.

Die positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen haben einen erheblichen Abstand zu den viel kleineren, negativ geladenen Elektronen, ähnlich wie Planeten im Sonnensystem, mit der Ausnahme, dass die Position eines Elektrons zu keinem Zeitpunkt genau bekannt ist, sondern nur einem bestimmten. zugeordnet wird Wahrscheinlichkeit. Stellen Sie sich jedoch für 3D-Atommodellzwecke ein Atom ähnlich einem winzigen System eines zentralen astronomischen Körpers und seiner Satelliten vor.

Zum Glück braucht man keine ausgefallene Ausstattung, aber optisch sollte es auffallen. Jede Art von Gummi oder ähnlichen Bällen funktioniert; es ist hilfreich, wenn diese in verschiedenen Farben erhältlich sind, und es ist hilfreich, wenn Sie mit einem magischen Marker darauf schreiben können (und noch besser, wenn Sie die Tinte später leicht entfernen können).

Aus dem Periodensystem hat O eine Ordnungszahl von 8 und eine Atommasse von sehr nahe bei 16,0. Ein 3D-Sauerstoffatommodell oder Bild würde also acht Protonen und acht Neutronen im Kern und acht Elektronen irgendwo außerhalb des Kerns zeigen Kern. Die Protonen und Neutronen könnten Kugeln sein, die sich nur durch ihre Farbe unterscheiden; die Elektronen werden in diesem Schema am besten durch weit kleinere Kugeln repräsentiert.

Argon-Atom 3D-Modell: Aus der Elementtabelle hat Argon (Ar) eine Ordnungszahl von 18 und eine Atommasse von 39,95. Dies bedeutet, dass ein typisches Argonatom mit seinen 18 Protonen etwa 40 − 18 = 22 Neutronen hat.

• Die verschiedenen Erscheinungsformen des gleichen Atoms, die sich nur in der Neutronenzahl unterscheiden, heißen Isotope. Die Proton-plus-Neutronenzahl eines gegebenen Isotops wird mit einem links hochgestellten Zeichen neben dem Elementsymbol angegeben.

Dieses Atom könnte daher durch 18 Protonenkugeln dargestellt werden (pTinte) und 22 Neutronenkugeln (neinavy) in einem Kugelsternhaufen, mit einem Ring aus 18 gleichmäßig verteilten Elektronenkugeln (oder Murmeln), die diesen Kern umgeben. In Wirklichkeit würden die Elektronen den Kern in einer "Wolke" umgeben, nicht in einem ebenen Ring wie das Sonnensystem, und würden entsprechend ihrem Energieniveau grobe geometrische Formen annehmen oder Schalen.

Calciumatommodell: Calcium hat zwei Protonen mehr und damit zwei Elektronen mehr als Argon, sodass Sie es leicht auf einer "Basis" eines Argon-Atoms aufbauen können. Es ist jedoch hilfreich, etwas über Valenzelektronen zu wissen, um zu verstehen, warum die beiden neuen Elektronen beide weiter vom Kern entfernt sind als die Elektronen im Argon.

Denn Argon ist ein Edelgas, das heißt, seine äußerste Elektronenhülle ist gefüllt. Die Position ganz rechts im Periodensystem weist darauf hin. Calcium hat in Spalte 2 der Tabelle zwei Valenzelektronen. Dieses Thema geht jedoch über den Rahmen von Atomprojektideen für die Schule hinaus.