Az atomokra leginkább a hétköznapi anyag legkisebb oszthatatlan darabjaként gondolunk. Valójában a nevük a görögből származik, mert "nem lehet levágni". Az atomok protonokból, neutronokból és elektronokból állnak, bár a legkisebb és legegyszerűbb fajta, a hidrogénatom nem tartalmaz neutronokat.
Az elem egyetlen fajta atomból álló anyag. Ha megnézzük az elemek periódusos rendszerét, minden látott mezőt egy olyan anyag foglal el, amelynek a protonok és a neutronok egyedi elrendezésűek. Különleges esetben, ha egy elemnek csak egyetlen atomja van jelen, az "atom" és az "elem" meghatározása megegyezik. Alternatív megoldásként lehet 10, 100 vagy 1 000 000 tonna anyag, amely csak egyetlen elemből áll, feltéve, hogy az óriási tömeg minden atomja azonos. Kicsit másképp fogalmazva, ha atommal és elemmel mutatjuk be, és azt mondják, hogy csak az egyik mikroszkopikus, akkor tudod, melyik elem (bár egyetlen elem összes összesítése természetesen nem elég nagy ahhoz, hogy szabad szemmel vagy akár egy hagyományos mikroszkóp).
Milyen példák vannak az atomokra?
Példák olyan atomokra, amelyekről gyakorlatilag biztosan hallottál - hacsak nem csak egy másik bolygóról szállsz ide talán egy párhuzamos univerzumban, amelyben maguk az atomok nem hallottak - a hidrogént, oxigént és szenet tartalmazzák, minimális mértékben. A hidrogén és az oxigén a két atom a vízben, a víz kémiai képlete H2Ó, mert egy molekula A víz két hidrogénatomot és egy oxigénatomot tartalmaz. Vegye figyelembe, hogy bár a víz nem veszítheti el egyik alkotó atomját sem, mégis víz lehet, nem eleme, mert nem minden atomja azonos. Ehelyett a összetett. (Bővebben erről a nómenklatúráról hamarosan.)
Minden atom három különböző komponenst tartalmazhat: protonokat, neutronokat és elektronokat. Valójában a hidrogénatomon kívül minden atom tartalmaz legalább egyet; a hidrogén egy protonból és egy elektronból áll, de nincs neutronja. A protonok és a neutronok majdnem azonos tömegűek, a proton tömege 1,6726231 x 10-27 kg és egy elektroné 1,6749286 x 10-27 kg. Az elektronok még mindig finomabbak, olyannyira, hogy az egyes atomok tömegének kiszámításakor együttes tömegük gyakorlati szempontból elhanyagolható. Az egyik elektron tömege 9,1093897 x 10-31 kg.
Az elemi formájú atomok azonos számú protont és elektront tartalmaznak. A proton kicsi pozitív elektromos töltést hordoz, +1 jelöléssel, míg egy elektron -1 töltéssel rendelkezik. A neutronok nem töltenek fel töltést, így a hétköznapi atomnak nincs nettó töltése, mivel a proton pozitív töltése és az elektron negatív töltése egymást kioltják. Néhány atomnak azonban egyenlőtlen a protonja és elektronja, ezért nettó töltést hordoz (pl. -2 vagy +3); ezeket az atomokat nevezzük ionok.
Fizikailag az atomok nagyjából úgy helyezkednek el, mint a Naprendszer, és a sokkal masszívabb központ körül kisebb anyagdarabok forognak. A csillagászatban azonban a gravitációs erő tartja a bolygókat a Nap körül forogva; az atomokban ez egy elektrosztatikus erő. Az atom protonjai és neutronjai összekapcsolódva alkotják a középpontot, az úgynevezett magot. Mivel a mag csak pozitív és nem töltő komponenseket tartalmaz, pozitív töltésű. Az elektronok eközben a mag körüli felhőben léteznek, amelyet pozitív töltése vonz magához. Az elektron helyzete bármely pillanatban nem ismerhető pontosan, de nagy pontossággal kiszámolható annak valószínűsége, hogy az adott térben tartózkodik. Ez a bizonytalanság képezi a kvantumfizika alapját, egy növekvő teret, amely az elméletről számos fontos alkalmazásra lépett át a mérnöki és számítástechnikai területeken.
Mi az atom neve?
Az elemek periódusos rendszere egyetemes eszköz a tudósok és a kezdő hallgatók számára egyaránt megismerkednek a különböző atomok nevével és azok kritikus összefoglalásával tulajdonságait. Ezek megtalálhatók minden kémiai tankönyvben és korlátlan helyeken az interneten. A szakasz megtekintésekor egy kéznél legyen hasznos.
A periódusos rendszer mind a 103 elem nevét és egy- vagy kétbetűs rövidítéseit tartalmazza, vagy ha úgy tetszik, atomtípusokat. Ezek közül 92 természetes előfordulású, míg a legnehezebb 11-et, 93-tól 103-ig számolva, csak laboratóriumi körülmények között állították elő. A periódusos rendszer minden elemének száma megegyezik az atomszámával, tehát az abban lévő protonok számával. A táblázatban az elemnek megfelelő mező általában az atom tömegét - vagyis protonjainak, neutronjainak és elektronjainak teljes tömegét - mutatja a doboz alján, az atom neve alatt. Mivel gyakorlati célokból ez csak a protonok és neutronok tömegét jelenti, és mivel a protonok és neutronok azonos tömegű, levonhatja az atomok számának neutronját, kivonva az atomszámát (a protonok számát) az atomtömegből és kerekítve ki. Például a nátrium (Na) a periódusos rendszer 11. száma, tömege 22,99 atomtömeg-egység (amu). Ezt 23-ra kerekítve kiszámíthatja, hogy a nátriumnak 23 - 11 = 12 neutronnak kell lennie.
A fentiekből összegyűjtheti, hogy az atomok nehezebbé válnak, amikor az ember balról jobbra és fentről felfelé halad alul a táblázatban, mint egy könyv olyan oldalát olvasni, amelyen minden új szó csak egy kicsit nagyobb, mint az előző szó.
Az elemek natív állapotukban lehetnek szilárd anyagok, folyadékok vagy gázok. A szénatom (C) egy szilárd anyag példája; a "régi iskola" hőmérőiben található higany (Hg) folyadék; és a hidrogén (H) gázként létezik. A periódusos rendszer segítségével fizikai tulajdonságaik alapján kategóriákba lehet csoportosítani. A felosztás egyik kényelmes módja fémekre és nemfémekre. A fémek hat altípust tartalmaznak, míg a nemfémek csak kettőt tartalmaznak. (A bór, az arzén, a szilícium, a germánium, az antimon, a tellúr és az astatin metalloidoknak számít.)
A periódusos rendszer 18 oszlopot tartalmaz, bár nem minden oszlop van elfoglalva. Az első teljes sor - vagyis az elemet tartalmazó 18 oszlop első példánya - a 19-es (K vagy kálium) elemgel kezdődik és a 36-os (Kr vagy kripton) számmal végződik. Ez egy pillanat alatt kínosnak tűnik, de biztosítja, hogy atomjaik hasonló tulajdonságokkal bírjanak a kötési viselkedés és más változók könnyen azonosítható sorokban, oszlopokban vagy más csoportokban maradnak a asztal.
Melyek az atomok különböző típusai?
Az izotópok különböző atomok, amelyeknek ugyanaz az atomszáma, és ezért ugyanaz az elem, de eltérő a neutronszámuk. Ezért atomtömegükben változnak. Az izotópokkal kapcsolatos további információk egy következő szakaszban jelennek meg.
A kötődési viselkedés az egyik különféle kritérium, amely alapján az atomok elválaszthatók. Például a 18. oszlopban természetes módon előforduló hat elemet (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) nemesgázok mert lényegében nem reagálnak más elemekkel; ez arra emlékeztet, hogy a régi időkben a nemesi osztály tagjai nem keveredtek a közönséges néppel.
A fémek hat típusra bonthatók (alkáli, alkáliföldfém, átmenet, átmenet, valamint az aktinoidok és lantanoidok). Ezek mind a periódusos rendszer különálló régiókba tartoznak. Az elemek többsége valamilyen fém, de a 17 nemfém tartalmaz néhány ismertebb atomot, köztük oxigént, nitrogént, ként és foszfort, amelyek mind elengedhetetlenek az élethez.
Mik azok a vegyületek és molekulák?
Egy vegyület egy vagy több elemből készül. Például a víz egy vegyület. De lehet egy vagy több eleme vagy vegyülete is oldva egy másik folyékony vegyületben (általában vízben), mint például a vízben oldott cukor. Ez egy példa a megoldásra, mert az oldott anyagban lévő molekulák (az oldott szilárd anyag) nem kötődnek az oldott anyag molekuláihoz (például vízhez, etanolhoz vagy nektek).
A vegyület legkisebb egységét molekulának nevezzük. Az atomok és az elemek kapcsolata tükrözi a molekulák és a vegyületek közötti kapcsolatot. Ha van egy darab tiszta nátrium, egy elem, és a lehető legkisebb méretre csökkenti, akkor megmarad a nátriumatom. Ha tiszta nátrium-klorid (étkezési só; NaCl) és csökkentse a lehető legkisebbre, miközben az összes fizikai és kémiai tulajdonságát megtartja, marad egy nátrium-klorid molekula.
Melyek a főbb elemek?
A Föld 10 legelterjedtebb eleme az egész bolygón található elem tömegének körülbelül 99 százalékát teszi ki, beleértve a légkört is. Önmagában az oxigén (O) a Föld tömegének 46,6 százalékát teszi ki. A szilícium (Si) 27,7 százalékot tesz ki, míg az alumínium (Al) 8,1, a vas (Fe) 5,0 százalékos. A következő négy legnagyobb mennyiségű elektrolit létezik az emberi testben: kalcium (Ca) 3,6%, nátrium (Na) 2,8%, kálium (K) 2,6% és magnézium (Mg) 2,1%.
A látható formában jelentős mennyiségben található elemek, vagy csupán hírhedt elemek bizonyos értelemben fő elemeknek tekinthetők. Ha megnézi a tiszta aranyat, legyen az apró pelyhek vagy nagy téglák (ez utóbbi valószínűtlen!), Egyetlen elemet vizsgál. Ezt az aranydarabot akkor is aranynak tekintenék, ha egyetlen atom kivételével minden megmaradna. Másrészt, amint a NASA megjegyzi, egy aranyérme körülbelül 20 000 000 000 000 000 000 000 000 (20 szeptillió) aranyat tartalmazhat, az érme méretétől függően.
Mik azok az izotópok?
An izotóp egy atom változata, ugyanúgy, mint a Doberman Pinscher egy kutya változata. Emlékeztethet arra, hogy egy adott típusú atom egyik fontos tulajdonsága, hogy az atomszáma és ennélfogva az abban lévő protonok száma nem változhat. Ezért, ha az atomok változatokban érkeznek, ennek a változásnak a neutronszám-különbségek eredménye kell, hogy legyen.
A legtöbb elemnek egyetlen stabil izotópja van, ez az a forma, amelyben az elem leggyakrabban megtalálható. Egyes elemek azonban természetesen izotópok keverékeként léteznek. Például a vas (Fe) körülbelül 5,845% -át teszi ki 54Fe, 91,754% 56Fe, 2,119% 57Fe és 0,282% 58Fe. Az elemrövidítések bal oldalán található feliratok a protonok és a neutronok számát jelzik. Mivel a vas atomszáma 26, a fent felsorolt izotópok sorrendben 28, 30, 31 és 32 neutront tartalmaznak.
Egy adott atom összes izotópja azonos kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, ami azt jelenti, hogy kötési viselkedésük azonos. Fizikai tulajdonságaik, mint például tömegük, forráspontjuk és olvadáspontjuk, különböznek egymástól, és ezek az eszközök megkülönböztetésére szolgálnak.