Atomi, možda ste čuli, predstavljaju najmanji mogući komad bilo koje određene materije. Ako ste imali dovoljno sreće da imate ciglu od jednog kilograma od zlata (Au), mogli biste je podijeliti na sitnije i sitnije dijelove dok vam ne ostanu samo zlatni atomi; daljnje su podjele moguće, ali niti jedna od dobivenih komponenti nije posebna za zlato.
Periodni sustav elemenata uključuje 118 pojedinačnih vrsta atoma (odnosno elemenata), koji svi imaju jedinstveni broj protona i elektrona i sličan broj neutrona. Ali koliko je malen ovaj beskrajno mali entitet? Postoji li način da se poveže veličina atoma u radijusu bilo čega u vašem vlastitom iskustvu?
Koji su dijelovi atoma?
Svi atomi sadrže barem jedan proton, s protonskim brojem koji određuje identitet elementa. Element ima atomski broj, jedinstveni identifikator povezan s brojem protona i s jedno- ili dvoslovnim simbolom (npr. Ca za kalcij, element broj 20 u periodnom sustavu).
U neutralnom, nenabijenom stanju svaki atom ima jednak broj elektroni
kao i protoni. Elementi koji počinju s helijem također sadrže brojne neutronima slično i obično malo premašuje protonski broj. Varijante elemenata s različitim brojem neutrona nazivaju se izotopi.Protoni su negativni naboji i skupljeni su neutronima da bi stvorili atomsku jezgru. U međuvremenu, negativno nabijeni elektroni zanose na znatnoj udaljenosti od jezgre u odnosu na ukupnu veličinu atoma, kao što ćete detaljno vidjeti.
Koje sile određuju atomsku veličinu?
Atome karakterizira njihova ogromna količina nenastanjenog prostora, što je naizgled bizarno zapažanje o nečemu što je već tako malo. Atomski polumjer se normalno definira kao udaljenost od središta jezgre do najudaljenijeg elektronska orbitala. U tom smislu, atom se može grafički predstaviti kao kružni, s jezgrom u središtu i najudaljenijom elektronskom ljuskom koja čini luk kruga.
Dok se krećete slijeva udesno po redu, protonski broj i elektronski broj povećavaju se za jedan sa svakom promjenom elementa. Međutim, budući da se elektroni dodaju raspršeno zahvaljujući pravilima elektronsko-orbitalnog punjenja dok raste pozitivan naboj jezgra ostaje koncentrirana u jednom malom prostoru, elektroni se približavaju jezgri sve dok plemeniti plinovi u razdoblju od 18 red.
Zatim, skokom na sljedeći red, najudaljeniji elektroni atoma nalaze se na potpuno novoj energetskoj razini, što znatno pojačava atomski radijus. Zatim se polumjeri smanjuju duž novog retka na periodnom sustavu, kao i prije.
Kolika je veličina atomskog jezgra?
Ne postoji formalna formula atomskog radijusa primjenjiva na sve atome, ali u kovalentno vezanim atomima radijus se može procijeniti dijeljenjem udaljenosti između atomskih jezgri s dva.
Atomski polumjeri općenito se određuju eksperimentiranjem i oduzimanjem. Ako je poznat polumjer jednog atoma (recimo kalcij, oko 178 pikometara ili pm, jednak 1,78 10–10 m), a udaljenost između jezgri molekule kalcijevog selenida (CaSe) je 278 pm, od 278 možete oduzeti 178 da biste dobili razumnu procjenu radijusa atoma selena (100 pm).
Što se tiče stvarnih analogija, jedna klasična veličina usporedbe atoma odnosi se na sportski stadion. The polumjer jezgre samo se radi o 1 × 10–15 m bez obzira na element, i u tipičnom atomu, najudaljeniji elektron bio bi blizu nogometnog igrališta ili oko 100 m.
Grafikon veličine atoma
Pogledajte Resurse za graf koji prikazuje približne vrijednosti prvih 86 elemenata u periodnom sustavu. Oni variraju od oko 40 sati za vodik do oko 240 sati za cezij.