Atomeja pidetään parhaiten tavallisen aineen pienimpinä jakamattomina paloina. Itse asiassa heidän nimensä on johdettu kreikan kielestä "ei voida leikata". Atomit koostuvat protoneista, neutronista ja elektroneista, vaikka pienin ja yksinkertaisin vetyatomi ei sisällä neutroneja.
Elementti on aine, joka koostuu yhdenlaisesta atomista. Kun tarkastelet alkuaineiden jaksollista taulukkoa, jokaisessa näkyvässä laatikossa on aine, jolla on ainutlaatuinen protonien ja neutronien järjestely. Erityistapauksessa, jossa läsnä on vain yksi elementin atomi, "atomin" ja "elementin" määritelmät ovat identtiset. Vaihtoehtoisesti sinulla voi olla 10 tai 100 tai 1 000 000 tonnia ainetta, joka koostuu vain yhdestä elementistä, kunhan kaikki tämän jättimassan atomit ovat identtiset. Hieman toisin sanoen, kun siinä on atomi ja elementti ja kerrotaan, että vain yksi on mikroskooppinen, tiedät mikä on esimerkki elementti (vaikka kaikki yksittäisen elementin aggregaatit eivät tietenkään ole riittävän suuria paljaalla silmällä tai edes tavanomaisella mikroskooppi).
Mitkä ovat esimerkkejä atomista?
Esimerkkejä atomista, joista olet melkein varma kuullut - ellet siis juuri laskeutunut tänne toiselta planeetalta tai kenties rinnakkaisuniversumissa, jossa atomit itse ovat tuntemattomia, ovat vety, happi ja hiili pelkästään. Vety ja happi ovat kaksi atomia vedessä, veden kemiallisen kaavan ollessa H2O koska yksi molekyyli vettä sisältää kaksi vetyatomia ja yhden happiatomin. Huomaa, että vaikka vesi ei voi menettää mitään sen sisältämiä atomeja ja olla silti vettä, se ei ole alkuaine, koska kaikki sen atomit eivät ole identtisiä. Sen sijaan se on yhdiste. (Lisää tästä nimikkeistöstä pian.)
Jokainen atomi voi sisältää kolme erilaista komponenttia: protonit, neutronit ja elektronit. Itse asiassa jokainen atomi vetyatomin lisäksi sisältää ainakin yhden niistä; vety koostuu yhdestä protonista ja yhdestä elektronista, mutta siinä ei ole neutroneja. Protonien ja neutronien massa on melkein sama, protonien massan ollessa 1,6726231 x 10-27 kg ja elektronin paino 1,6749286 x 10-27 kg. Elektronit ovat vielä pienempiä, niin että niiden yhdistetty massa voidaan jättää huomiotta käytännön syistä laskettaessa tietyn atomin massa. Yhden elektronin massa on 9,1093897 x 10-31 kg.
Atomit alkumuodossaan sisältävät yhtä monen määrän protoneja ja elektroneja. Protonilla on pieni positiivinen sähkövaraus, nimeltään +1, kun taas elektronilla on -1. Neutroneilla ei ole varausta, joten tavallisella atomilla ei ole nettovarausta, koska protonin positiivinen varaus ja elektronin negatiivinen varaus peruuttavat toisensa. Joillakin atomeilla on kuitenkin epätasainen määrä protoneja ja elektroneja, joten niillä on nettovaraus (esim. -2 tai +3); näitä atomeja kutsutaan ioneja.
Fyysisesti atomit ovat järjestetty suunnilleen kuten aurinkokunta, ja pienemmät ainepalat pyöritetään paljon massiivisemman keskustan ympärillä. Tähtitieteessä painovoima on kuitenkin se, mikä pitää planeetat pyörimässä auringon ympäri; atomissa se on sähköstaattinen voima. Atomin protonit ja neutronit sulautuvat yhteen muodostaen keskuksen, jota kutsutaan ytimeksi. Koska ydin sisältää vain positiivisia ja varauksettomia komponentteja, se on positiivisesti varautunut. Sillä välin elektronit ovat ytimen ympärillä olevassa pilvessä, johon sen positiivinen lataus vetää. Elektronin asemaa milloin tahansa ei voida tietää tarkasti, mutta sen todennäköisyys olla tietyssä paikassa avaruudessa voidaan laskea suurella tarkkuudella. Tämä epävarmuus muodostaa pohjan kvanttifysiikalle, kasvavalle kentälle, joka on siirtynyt teoreettisesta moniin tärkeisiin tekniikan ja tietotekniikan sovelluksiin.
Mitkä ovat atomien nimet?
Elementtien jaksollinen taulukko on universaali tapa tutkijoille ja aloitteleville opiskelijoille perehtyvät kaikkien eri atomien nimet sekä yhteenveto niiden kriittisistä ominaisuudet. Näitä löytyy jokaisesta kemian oppikirjasta ja rajattomista paikoista verkossa. Sinulla pitäisi olla yksi kätevä viite, kun tutustut tähän osioon.
Määräajotaulukko sisältää kaikkien 103 elementin nimet tai yhden tai kahden kirjaimen lyhenteet tai, jos haluat, atomityypit. Näistä 92 esiintyy luonnossa, kun taas raskaimmat 11, numeroidut 93-103, on tuotettu vain laboratorio-olosuhteissa. Kunkin elementin numero jaksollisessa taulukossa vastaa sen atomilukua ja siten sen sisältämien protonien lukumäärää. Elementtiä vastaava taulukon laatikko näyttää yleensä sen atomimassan - eli sen protonien, neutronien ja elektronien kokonaispainon - laatikon pohjassa, atomin nimen alla. Koska käytännön syistä tämä vastaa pelkästään protonien ja neutronien massaa ja koska protonit ja neutronit ovat hyvin lähellä sama massa, voit päätellä, kuinka monta neutronia atomilla on, vähentämällä sen atomiluku (protonien lukumäärä) atomimassasta ja pyöristämällä vinossa. Esimerkiksi natrium (Na) on jaksollisessa taulukossa numero 11 ja sen massa on 22,99 atomimassayksikköä (amu). Pyöristämällä tämä arvoon 23, voit sitten laskea, että natriumilla on oltava 23 - 11 = 12 neutronia.
Kaikista edellä olevista voit kerätä, että atomit painavat, kun siirrytään vasemmalta oikealle ja ylhäältä ylöspäin kuten taulukon sivun lukeminen, jossa jokainen uusi sana on vain hieman suurempi kuin edellinen sana.
Elementit voivat esiintyä kiinteinä aineina, nesteinä tai kaasuina alkuperäisessä tilassaan. Hiili (C) on esimerkki kiinteästä aineesta; elohopea (Hg), jota löytyy "vanhan koulun" lämpömittareista, on neste; ja vety (H) esiintyy kaasuna. Ne voidaan ryhmitellä jaksollisen taulukon avulla luokkiin niiden fyysisten ominaisuuksien perusteella. Yksi kätevä tapa jakaa ne on metalleihin ja ei-metalleihin. Metallit sisältävät kuusi alatyyppiä, kun taas ei-metallit sisältävät vain kaksi. (Booria, arseenia, piitä, germaniumia, antimonia, telluuria ja astatiinia pidetään metalloideina.)
Jaksollisessa taulukossa on 18 saraketta, vaikka jokaisessa sarakkeessa ei ole kaikkia mahdollisia tilaa. Ensimmäinen täydellinen rivi - eli kaikkien 18 elementin sisältävän sarakkeen ensimmäinen esiintymä - alkaa elementin numerolla 19 (K tai kalium) ja päättyy numerolla 36 (Kr tai krypton). Tämä näyttää yhdellä silmäyksellä hankalalta, mutta se varmistaa, että atomit, joilla on samanlaiset ominaisuudet niiden suhteen sidontakäyttäytyminen ja muut muuttujat pysyvät helposti tunnistettavissa olevissa riveissä, sarakkeissa tai muissa ryhmissä pöytä.
Mitkä ovat erityyppiset atomit?
Isotoopit ovat erilaisia atomeja, joilla on sama atomiluku ja siten sama elementti, mutta niillä on erilainen määrä neutroneja. Siksi ne vaihtelevat atomimassassaan. Lisätietoja isotoopeista näkyy seuraavassa osassa.
Liimakäyttäytyminen on yksi monista kriteereistä, joiden avulla atomit voidaan erottaa. Esimerkiksi sarakkeen 18 kuutta luonnossa esiintyvää elementtiä (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) kutsutaan jalokaasut koska ne eivät ole olennaisesti reagoivia muiden elementtien kanssa; tämä muistuttaa sitä, kuinka aatelisluokan jäsenet eivät vanhanaikana sekoittuneet tavallisen kansan kanssa.
Metallit voidaan jakaa kuuteen tyyppiin (alkali, maa-alkalimetalli, siirtymä, siirtymisen jälkeinen sekä aktinoidit ja lantanoidit). Nämä kaikki jakautuvat jaksollisen taulukon erillisiin alueisiin. Suurin osa alkuaineista on jonkinlaisia metalleja, mutta 17 ei-metallia sisältää joitain tunnetuimpia atomeja, mukaan lukien happi, typpi, rikki ja fosfori, jotka kaikki ovat välttämättömiä elämälle.
Mitä ovat yhdisteet ja molekyylit?
Yhdiste valmistetaan yhdestä tai useammasta alkuaineesta. Esimerkiksi vesi on yhdiste. Mutta sinulla voi olla myös yksi tai useampi alkuaine tai yhdiste, joka on liuotettu toiseen nestemäiseen yhdisteeseen (yleensä veteen), kuten veteen liuotettu sokeri. Tämä on esimerkki ratkaisusta, koska liuenneen aineen molekyylit (liuennut kiinteät aineet) eivät sido liuenneen aineen molekyylejä (kuten vettä, etanolia tai mitä sinulla on).
Yhdisteen pienintä yksikköä kutsutaan molekyyliksi. Atomien suhde elementteihin heijastaa molekyylien ja yhdisteiden välistä suhdetta. Jos sinulla on pala puhdasta natriumia, alkuaine, ja pienennät sen pienimpään mahdolliseen kokoonsa, jäljellä on natriumatomi. Jos sinulla on kokoelma puhdasta natriumkloridia (pöytäsuola; NaCl) ja pienennä se pienimpään, mitä se voi kestää säilyttäen kaikki sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, jäljellä on natriumkloridimolekyyli.
Mitkä ovat tärkeimmät elementit?
Maapallon 10 yleisintä elementtiä muodostavat noin 99 prosenttia kaikkien planeetalla, myös ilmakehässä, olevien alkuaineiden massasta. Pelkästään hapen (O) osuus maapallon massasta on 46,6 prosenttia. Piin (Si) osuus on 27,7 prosenttia, kun taas alumiinin (Al) sisäänkirjautuminen on 8,1 prosenttia ja raudan (Fe) 5,0 prosenttia. Neljä seuraavaa runsasrikkainta ovat kaikki elektrolyytteinä ihmiskehossa: Kalsium (Ca) 3,6 prosenttia, natrium (Na) 2,8 prosenttia, kalium (K) 2,6 prosenttia ja magnesium (Mg) 2,1 prosenttia.
Elementtejä, jotka löytyvät huomattavassa määrin näkyvässä muodossa, tai elementtejä, jotka ovat vain tunnettuja, voidaan pitää jossakin mielessä pääelementteinä. Kun tarkastelet puhdasta kultaa, olipa se pieni hiutale tai suuri tiili (jälkimmäinen on epätodennäköistä!), Tarkastelet yhtä elementtiä. Kullanpalaa pidettäisiin edelleen kultaisena, vaikka kaikki paitsi yksi atomi jäisivät. Toisaalta, kuten NASA toteaa, kultakolikossa voi olla noin 20 000 000 000 000 000 000 000 000 (20 septillionia) kultaatomia kolikon koosta riippuen.
Mitä ovat isotoopit?
An isotooppi on variantti atomista, tavallaan samalla tavalla Doberman Pinscher on variantti koirasta. Muistat, että tietyn tyyppisen atomin tärkeä ominaisuus on, että sen atominumero ja siten sen sisältämien protonien lukumäärä eivät voi muuttua. Siksi, jos atomeja on tarkoitus tulla muunnelmiksi, tämän vaihtelun on oltava seurausta neutronilukuerojen eroista.
Useimmilla alkuaineilla on yksi stabiili isotooppi, joka on muoto, jossa elementti löytyy yleisimmin. Jotkut alkuaineet esiintyvät kuitenkin luonnollisesti isotooppien seoksena. Esimerkiksi rauta (Fe) koostuu noin 5,845 prosentista 54Fe, 91,754 prosenttia 56Fe, 2,119 prosenttia 57Fe ja 0,282 prosenttia 58Fe. Elementin lyhenteiden vasemmalla puolella olevat alaindeksit osoittavat protonien ja neutronien lukumäärän. Koska raudan atomiluku on 26, yllä olevissa isotoopeissa on järjestyksessä 28, 30, 31 ja 32 neutronia.
Kaikilla tietyn atomin isotoopeilla on samat kemialliset ominaisuudet, mikä tarkoittaa, että niiden sitoutumiskäyttäytyminen on sama. Niiden fysikaaliset ominaisuudet, kuten massat, kiehumispisteet ja sulamispisteet, ovat erilaiset, ja niitä käytetään niiden erottamiseen.