Τα άτομα θεωρούνται καλύτερα ως τα μικρότερα αδιαίρετα κομμάτια της συνηθισμένης ύλης. Στην πραγματικότητα, το όνομά τους προέρχεται από τα ελληνικά για «δεν μπορεί να κοπεί». Τα άτομα αποτελούνται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια, αν και το μικρότερο και απλούστερο είδος, το άτομο υδρογόνου, δεν περιέχει νετρόνια.
Ένα στοιχείο είναι ύλη που αποτελείται από ένα μόνο είδος ατόμου. Όταν κοιτάζετε τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων, κάθε κουτί που βλέπετε καταλαμβάνεται από μια ουσία με μια μοναδική διάταξη πρωτονίων και νετρονίων. Στην ειδική περίπτωση μόνο ενός ατόμου ενός στοιχείου που υπάρχει, ο ορισμός του "ατόμου" και του "στοιχείου" είναι πανομοιότυπος. Εναλλακτικά, μπορεί να έχετε 10 ή 100 ή 1.000.000 τόνους ύλης που αποτελείται από ένα μόνο στοιχείο, αρκεί κάθε άτομο σε αυτήν τη γιγαντιαία μάζα να είναι πανομοιότυπο. Βάλτε ελαφρώς διαφορετικά, όταν παρουσιάζεται ένα άτομο και ένα στοιχείο και είπατε ότι μόνο ένα είναι μικροσκοπικό, ξέρετε ποιο είναι ένα παράδειγμα ενός στοιχείο (αν και δεν είναι όλες οι συγκεντρώσεις ενός στοιχείου, φυσικά, αρκετά μεγάλες ώστε να φαίνονται με γυμνό μάτι ή ακόμα και με συμβατικό τρόπο) μικροσκόπιο).
Ποια είναι μερικά παραδείγματα ατόμων;
Παραδείγματα ατόμων για τα οποία είστε σχεδόν βέβαιοι ότι έχετε ακούσει - εκτός αν, δηλαδή, προσγειώσατε εδώ από έναν άλλο πλανήτη ή ίσως σε ένα παράλληλο σύμπαν στο οποίο τα άτομα δεν είναι ακουστικά - περιλαμβάνουν υδρογόνο, οξυγόνο και άνθρακα, στο ελάχιστο. Το υδρογόνο και το οξυγόνο είναι τα δύο άτομα στο νερό, με τη χημική φόρμουλα του νερού να είναι Η2Ο επειδή ένα μόριο του νερού περιέχει δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου. Σημειώστε ότι το νερό, αν και δεν μπορεί να χάσει κανένα από τα συστατικά του άτομα και εξακολουθεί να είναι νερό, δεν αποτελεί στοιχείο, επειδή δεν είναι όλα τα άτομα του ίδια. Αντ 'αυτού, είναι ένα χημική ένωση. (Περισσότερα για αυτήν την ονοματολογία σύντομα.)
Κάθε άτομο μπορεί να περιλαμβάνει τρία διαφορετικά συστατικά: πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Στην πραγματικότητα, κάθε άτομο εκτός από το άτομο υδρογόνου περιέχει τουλάχιστον ένα από κάθε ένα. το υδρογόνο αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, αλλά δεν έχει νετρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια έχουν σχεδόν την ίδια μάζα, με το πρωτόνιο να είναι 1,6726231 x 10-27 kg και το ηλεκτρόνιο είναι 1,6749286 x 10-27 κιλό. Τα ηλεκτρόνια είναι πιο ήπια, τόσο ώστε η συνδυασμένη μάζα τους να παραμεληθεί για πρακτικούς σκοπούς κατά τον υπολογισμό της μάζας ενός δεδομένου ατόμου. Ένα ηλεκτρόνιο έχει μάζα 9.1093897 x 10-31 κιλό.
Τα άτομα στη στοιχειακή τους μορφή περιέχουν ίσους αριθμούς πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Ένα πρωτόνιο φέρει ένα μικρό θετικό ηλεκτρικό φορτίο, που ονομάζεται +1, ενώ ένα ηλεκτρόνιο φέρει ένα φορτίο -1. Τα νετρόνια δεν φέρουν φορτίο, επομένως ένα συνηθισμένο άτομο δεν έχει καθαρό φορτίο καθώς το θετικό φορτίο του πρωτονίου και το αρνητικό φορτίο του ηλεκτρονίου ακυρώνονται μεταξύ τους. Ορισμένα άτομα, ωστόσο, έχουν άνισο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, και συνεπώς φέρουν καθαρό φορτίο (π.χ. -2 ή +3). αυτά τα άτομα ονομάζονται ιόντα.
Φυσικά, τα άτομα είναι διατεταγμένα περίπου όπως το ηλιακό σύστημα, με μικρότερα κομμάτια ύλης να περιστρέφονται γύρω από το πολύ πιο μαζικό κέντρο. Στην αστρονομία, ωστόσο, η βαρυτική δύναμη είναι αυτό που κρατά τους πλανήτες να περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο. στα άτομα, είναι μια ηλεκτροστατική δύναμη. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια ενός ατόμου συσσωρεύονται για να σχηματίσουν το κέντρο, που ονομάζεται πυρήνας. Επειδή ο πυρήνας περιλαμβάνει μόνο θετικά και μη φέροντα συστατικά, φορτίζεται θετικά. Τα ηλεκτρόνια, εν τω μεταξύ, υπάρχουν σε ένα σύννεφο γύρω από τον πυρήνα, έλκοντάς το από το θετικό του φορτίο. Η θέση ενός ηλεκτρονίου ανά πάσα στιγμή δεν μπορεί να είναι επακριβώς γνωστή, αλλά η πιθανότητά του να βρίσκεται σε μια δεδομένη θέση στο διάστημα μπορεί να υπολογιστεί με υψηλή ακρίβεια. Αυτή η αβεβαιότητα αποτελεί τη βάση της κβαντικής φυσικής, ενός αναπτυσσόμενου πεδίου που έχει μετακινηθεί από τη θεωρητική σε πολλές σημαντικές εφαρμογές στη μηχανική και την τεχνολογία των υπολογιστών.
Ποια είναι τα ονόματα των ατόμων;
Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων είναι ένα καθολικό μέσο για επιστήμονες και αρχάριους μαθητές εξοικειωθείτε με τα ονόματα όλων των διαφορετικών ατόμων, μαζί με μια περίληψη των κριτικών τους ιδιότητες. Αυτά βρίσκονται σε κάθε εγχειρίδιο χημείας και σε απεριόριστα μέρη στο διαδίκτυο. Θα πρέπει να έχετε ένα εύχρηστο για αναφορά όταν συμβουλευτείτε αυτήν την ενότητα.
Ο περιοδικός πίνακας περιέχει τα ονόματα και τις συντομογραφίες ενός ή δύο γραμμάτων και των 103 στοιχείων, ή αν προτιμάτε, τύπους ατόμων. 92 από αυτά συμβαίνουν φυσικά, ενώ τα βαρύτερα 11, με αριθμό 93 έως 103, έχουν παραχθεί μόνο υπό εργαστηριακές συνθήκες. Ο αριθμός κάθε στοιχείου στον περιοδικό πίνακα αντιστοιχεί στον ατομικό του αριθμό και συνεπώς στον αριθμό των πρωτονίων που περιέχει. Το κουτί στον πίνακα που αντιστοιχεί σε ένα στοιχείο δείχνει συνήθως την ατομική του μάζα - δηλαδή τη συνολική μάζα των πρωτονίων, των νετρονίων και των ηλεκτρονίων του - στο κάτω μέρος του κουτιού, κάτω από το όνομα του ατόμου. Δεδομένου ότι για πρακτικούς σκοπούς αυτό ισοδυναμεί μόνο με τη μάζα των πρωτονίων και των νετρονίων, και επειδή τα πρωτόνια και τα νετρόνια έχουν πολύ κοντά ίδια μάζα, μπορείτε να συμπεράνετε πόσα νετρόνια έχει ένα άτομο αφαιρώντας τον ατομικό του αριθμό (τον αριθμό των πρωτονίων) από την ατομική μάζα και στρογγυλοποίηση μακριά από. Για παράδειγμα, το νάτριο (Na) είναι ο αριθμός 11 στον περιοδικό πίνακα και έχει μάζα 22,99 μονάδων ατομικής μάζας (amu). Στρογγυλοποιώντας αυτό στο 23, μπορείτε στη συνέχεια να υπολογίσετε ότι το νάτριο πρέπει να έχει 23 - 11 = 12 νετρόνια.
Από όλα τα παραπάνω, μπορείτε να μάθετε ότι τα άτομα γίνονται βαρύτερα καθώς κινείται από αριστερά προς δεξιά και από πάνω προς κάτω στον πίνακα, όπως η ανάγνωση μιας σελίδας στο βιβλίο στην οποία κάθε νέα λέξη είναι λίγο μεγαλύτερη από την προηγούμενη λέξη.
Τα στοιχεία μπορούν να υπάρχουν ως στερεά, υγρά ή αέρια στη φυσική τους κατάσταση. Ο άνθρακας (C) είναι ένα παράδειγμα στερεού. Ο υδράργυρος (Hg), που βρίσκεται στα θερμόμετρα «παλιού σχολείου», είναι υγρό. και το υδρογόνο (Η) υπάρχει ως αέριο. Μπορούν να ομαδοποιηθούν, με τη βοήθεια του περιοδικού πίνακα, σε κατηγορίες με βάση τις φυσικές τους ιδιότητες. Ένας βολικός τρόπος για να τα διαιρέσετε είναι σε μέταλλα και μη μέταλλα. Τα μέταλλα περιλαμβάνουν έξι υπότυπους, ενώ τα μη μέταλλα διαθέτουν μόνο δύο. (Το βόριο, το αρσενικό, το πυρίτιο, το γερμάνιο, το αντιμόνιο, το τελούριο και η αστατίνη θεωρούνται μεταλλοειδή.)
Ο περιοδικός πίνακας περιλαμβάνει 18 στήλες, αν και δεν καταλαμβάνεται κάθε πιθανός χώρος σε κάθε στήλη. Η πρώτη πλήρης σειρά - δηλαδή, η πρώτη παρουσία και των 18 στηλών που περιέχουν ένα στοιχείο - ξεκινά με το στοιχείο 19 (K ή κάλιο) και τελειώνει με τον αριθμό 36 (Kr, ή krypton). Αυτό φαίνεται περίεργο με μια ματιά, αλλά διασφαλίζει ότι άτομα με παρόμοιες ιδιότητες από την άποψη τους Συμμετοχική συμπεριφορά και άλλες μεταβλητές παραμένουν σε εύκολα αναγνωρισμένες σειρές, στήλες ή άλλες ομάδες εντός του τραπέζι.
Ποιοι είναι οι διαφορετικοί τύποι ατόμων;
Τα ισότοπα είναι διαφορετικά άτομα που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό και επομένως είναι το ίδιο στοιχείο, αλλά έχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων. Επομένως, ποικίλλουν στην ατομική τους μάζα. Περισσότερες πληροφορίες για τα ισότοπα εμφανίζονται σε επόμενη ενότητα.
Η συνδετική συμπεριφορά είναι ένα από τα διάφορα κριτήρια με τα οποία τα άτομα μπορούν να διαχωριστούν. Για παράδειγμα, τα έξι φυσικά στοιχεία στη στήλη 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) ονομάζονται ευγενή αέρια γιατί ουσιαστικά δεν αντιδρούν με άλλα στοιχεία. Αυτό θυμίζει πώς, στα παλιά χρόνια, τα μέλη των τάξεων ευγενών δεν έπαιρναν συνενώσεις με τους κοινούς λαούς.
Τα μέταλλα μπορούν να χωριστούν σε έξι τύπους (αλκάλια, αλκαλική γη, μετάβαση, μετά τη μετάβαση, και τα ακτινοειδή και λανθανοειδή). Όλα αυτά εμπίπτουν σε ξεχωριστές περιοχές στον περιοδικό πίνακα. Η πλειονότητα των στοιχείων είναι μέταλλα κάποιου είδους, αλλά τα 17 μη μέταλλα περιλαμβάνουν μερικά από τα πιο γνωστά άτομα, όπως οξυγόνο, άζωτο, θείο και φωσφόρο, τα οποία είναι απαραίτητα για τη ζωή.
Τι είναι οι ενώσεις και τα μόρια;
Μια ένωση κατασκευάζεται από ένα ή περισσότερα στοιχεία. Για παράδειγμα, το νερό είναι μια ένωση. Αλλά μπορείτε επίσης να διαλύσετε ένα ή περισσότερα στοιχεία ή ενώσεις σε μια άλλη, υγρή ένωση (συνήθως νερό), όπως η ζάχαρη διαλυμένη στο νερό. Αυτό είναι ένα παράδειγμα μιας λύσης επειδή τα μόρια της διαλυμένης ουσίας (το διαλυμένο στερεό) δεν συνδέονται με τα μόρια της διαλυμένης ουσίας (όπως νερό, αιθανόλη ή τι έχετε).
Η μικρότερη μονάδα μιας ένωσης ονομάζεται μόριο. Η σχέση ατόμων με στοιχεία αντικατοπτρίζει τη σχέση μεταξύ μορίων και ενώσεων. Εάν έχετε ένα κομμάτι καθαρού νατρίου, ένα στοιχείο και το μειώσετε στο μικρότερο δυνατό μέγεθος, αυτό που μένει είναι ένα άτομο νατρίου. Εάν έχετε μια συλλογή από καθαρό χλωριούχο νάτριο (επιτραπέζιο αλάτι; NaCl) και μειώστε το στο μικρότερο από αυτό που μπορεί να πάρει ενώ διατηρείτε όλες τις φυσικές και χημικές του ιδιότητες, σας μένει ένα μόριο χλωριούχου νατρίου.
Ποια είναι τα κύρια στοιχεία;
Τα 10 πιο άφθονα στοιχεία στη Γη αποτελούν περίπου το 99% της μάζας όλων των στοιχείων που βρίσκονται σε ολόκληρο τον πλανήτη, συμπεριλαμβανομένης της ατμόσφαιρας. Το μόνο οξυγόνο (O) αντιπροσωπεύει το 46,6% της μάζας της Γης. Το Silicon (Si) αντιπροσωπεύει το 27,7%, ενώ το αλουμίνιο (Al) ελέγχει στο 8,1% και το σίδερο (Fe) στο 5,0%. Τα επόμενα τέσσερα πιο άφθονα υπάρχουν ως ηλεκτρολύτες στο ανθρώπινο σώμα: Ασβέστιο (Ca) στο 3,6 τοις εκατό, νάτριο (Na) στο 2,8 τοις εκατό, κάλιο (K) στο 2,6 τοις εκατό και μαγνήσιο (Mg) στο 2,1 τοις εκατό.
Στοιχεία που βρίσκονται σε αρκετά μεγάλες ποσότητες σε ορατή μορφή, ή στοιχεία που είναι απλώς διαβόητα, μπορούν να θεωρηθούν σημαντικά στοιχεία με κάποια έννοια. Όταν κοιτάζετε καθαρό χρυσό, είτε πρόκειται για ένα μικρό νιφάδα ή ένα μεγάλο τούβλο (το τελευταίο είναι απίθανο!), Κοιτάζετε ένα μόνο στοιχείο. Αυτό το κομμάτι χρυσού θα εξακολουθούσε να θεωρείται χρυσό, ακόμη κι αν παρέμεινε όλα εκτός από ένα άτομο. Από την άλλη πλευρά, όπως σημειώνει η NASA, ένα χρυσό νόμισμα θα μπορούσε να έχει περίπου 20.000.000.000.000.000.000.000.000 (20 σεπτιλ.) Άτομα χρυσού ανάλογα με το μέγεθος του νομίσματος.
Τι είναι τα ισότοπα;
Ενα ισότοπο είναι μια παραλλαγή ενός ατόμου, με τον ίδιο τρόπο που ένας Doberman Pinscher είναι μια παραλλαγή ενός σκύλου. Μια σημαντική ιδιότητα ενός δεδομένου τύπου ατόμου, θα θυμάστε, είναι ότι ο ατομικός του αριθμός και επομένως ο αριθμός των πρωτονίων που περιέχει δεν μπορεί να αλλάξει. Επομένως, εάν τα άτομα έρχονται σε παραλλαγές, αυτή η παραλλαγή πρέπει να είναι το αποτέλεσμα των διαφορών στον αριθμό των νετρονίων.
Τα περισσότερα στοιχεία έχουν ένα μόνο σταθερό ισότοπο, που είναι η μορφή στην οποία το στοιχείο βρίσκεται πιο συχνά. Ορισμένα στοιχεία, ωστόσο, υπάρχουν φυσικά ως μείγμα ισοτόπων. Για παράδειγμα, ο σίδηρος (Fe) αποτελείται από περίπου 5,845% 54Fe, 91,754 τοις εκατό του 56Fe, 2,119 τοις εκατό του 57Fe και 0,282 τοις εκατό του 58Φε. Τα υπεργράμματα στην αριστερή πλευρά των συντομογραφιών του στοιχείου υποδεικνύουν τον αριθμό των πρωτονίων συν νετρονίων. Δεδομένου ότι ο ατομικός αριθμός σιδήρου είναι 26, τα παραπάνω ισότοπα, κατά σειρά, έχουν 28, 30, 31 και 32 νετρόνια.
Όλα τα ισότοπα ενός δεδομένου ατόμου έχουν τις ίδιες χημικές ιδιότητες, που σημαίνει ότι η συμπεριφορά τους είναι ίδια. Οι φυσικές τους ιδιότητες, όπως οι μάζες τους, τα σημεία βρασμού και τα σημεία τήξης, είναι διαφορετικές και είναι τα μέσα που χρησιμοποιούνται για τη διάκριση μεταξύ τους.