Το στοιχείο νατρίου είναι στην ομάδα αλκαλικών μετάλλων του περιοδικού πίνακα. Περιλαμβάνει περίπου 2,8 τοις εκατό του φλοιού της Γης. Στην εμφάνιση, το νάτριο είναι ένα μαλακό ασήμι λευκό μέταλλο. Ο ατομικός του τύπος είναι Na. Η δημιουργία ενός τρισδιάστατου μοντέλου του ατόμου νατρίου παρέχει μια διαδραστική πρακτική εμπειρία που είναι τόσο διορατική και ενημερωτική.
Τα τρισδιάστατα μοντέλα είναι οπτικοποιημένα αντίγραφα της ατομικής δομής ενός στοιχείου. Βασίζονται στο μοντέλο Bohr του ατόμου. Ο Δανός φυσικός Niels Bohr (1885-1962) ήταν ο πρώτος που συνέλαβε την απεικόνιση του πλανητικού μοντέλου του ατόμου. Το μοντέλο Bohr διαιρεί ουσιαστικά το άτομο σε ένα σύννεφο ηλεκτρονίων και έναν πυρήνα. Ο πυρήνας περιέχει τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Το νέφος ηλεκτρονίων είναι όπου μπορούν να βρεθούν τα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον ατομικό πυρήνα σε σταθερές τροχιές ή κελύφη. Ενώ το μοντέλο Bohr έχει υποστεί πολλές τροποποιήσεις με την πάροδο των ετών, οι βασικές αρχές του εξακολουθούν να βασίζονται κατά τη διδασκαλία των βασικών στοιχείων της ατομικής δομής. Για το λόγο αυτό, το μοντέλο Bohr χρησιμοποιείται για να δείξει πώς να επινοήσει ένα τρισδιάστατο μοντέλο του ατόμου νατρίου.
Συναρμολογήστε τα υλικά που χρειάζεστε. Αυτές περιλαμβάνουν τέχνες και χειροτεχνίες βαμβακερές μπάλες διαφορετικών αποχρώσεων που αντιπροσωπεύουν τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια έχουν το ίδιο μέγεθος, ενώ τα ηλεκτρόνια είναι μικρότερα από τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Ως εκ τούτου, επιλέξτε κατάλληλα μεγέθη μπάλες από βαμβάκι για να προσομοιώσετε αυτές τις διαφορές μεγέθους. Όσον αφορά τα «κελύφη» του νέφους ηλεκτρονίων, μπορούν να κοπούν, χρησιμοποιώντας ψαλίδι, από χαρτόνι ή παχύ χαρτόνι. Ομοίως, βεβαιωθείτε ότι έχετε χορδή στο χέρι. Χρησιμοποιήστε συμβολοσειρά για να δέσετε τα κελύφη ηλεκτρονίων σε ομόκεντρους κύκλους για να προσομοιώσετε τροχιές γύρω από τον πυρήνα. Η κόλλα προσαρτά τις μπάλες από βαμβάκι στις αντίστοιχες περιοχές τους.
Εντοπίστε το νάτριο στον περιοδικό πίνακα για να προσδιορίσετε τον ατομικό αριθμό του. Ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου υπονοεί τον αριθμό των πρωτονίων και τον αριθμό των ηλεκτρονίων που έχει. Να θυμάστε ότι ένα σταθερό, ουδέτερο άτομο έχει ίσο αριθμό ηλεκτρονίων με πρωτόνια. Κατά συνέπεια, ο ατομικός αριθμός νατρίου του 11 δείχνει ότι έχει ίσο αριθμό 11 πρωτονίων και 11 ηλεκτρονίων.
Βρείτε τον αριθμό των νετρονίων που έχει το νάτριο, εξετάζοντας πρώτα το ατομικό του βάρος στον περιοδικό πίνακα. Το νάτριο έχει ατομικό βάρος περίπου 23. Αυτό σημαίνει ότι ο πυρήνας του έχει 12 νετρόνια, αφού 23 μείον 11 πρωτόνια ισούται με 12 νετρόνια. Τώρα που έχετε καθορίσει τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων, τότε επιλέξτε να δημιουργήσετε έναν πυρήνα 11 πρωτονίων κίτρινου χρώματος και 12 νετρονίων πράσινου χρώματος, όπως απεικονίζεται στη φωτογραφία.
Δημιουργήστε τα κελύφη ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τον πυρήνα του ατόμου νατρίου. Στη χημεία και την ατομική φυσική, τα κελύφη ηλεκτρονίων αντιστοιχούν στα κύρια επίπεδα ενέργειας όπου τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον ατομικό πυρήνα. Επιπλέον, κάθε ένα από αυτά τα κελύφη καταλαμβάνεται από έναν σταθερό αριθμό ηλεκτρονίων. Ο γενικός κανόνας είναι ότι το ένατο κέλυφος μπορεί να συγκρατήσει έως και 2 (η-τετράγωνο) ηλεκτρόνια. Έτσι, το πρώτο κέλυφος, το οποίο είναι το πιο εσωτερικό κέλυφος, κρατά το πολύ δύο ηλεκτρόνια. Στη συνέχεια, το δεύτερο κέλυφος κρατά το πολύ οκτώ ηλεκτρόνια. Αυτό ακολουθείται από το τρίτο κέλυφος, το οποίο κρατά το πολύ 18 ηλεκτρόνια. Επειδή το νάτριο έχει 11 ηλεκτρόνια, το πρώτο κέλυφος του θα καταληφθεί πλήρως από δύο ηλεκτρόνια. Αυτό ακολουθείται από το δεύτερο κέλυφος του που καταλαμβάνεται πλήρως από οκτώ ηλεκτρόνια, αφήνοντας έτσι το τρίτο κέλυφος του με ένα μόνο ηλεκτρόνιο, όπως φαίνεται στην εικόνα που παρέχεται.