Come realizzare un modello 3D di un atomo

Un atomo, come forse hai sentito, è spesso chiamato il più piccolo componente ordinario della materia che esiste. Gli atomi sono costituiti da singoli componenti (alcuni dei quali includono i propri componenti subatomici), ma un atomo, che è circa 1 × 10^-10 m di larghezza, è la particella più piccola che conserva le proprietà individuali di un insieme più grande.

Le forme base approssimative degli atomi sono note, con i protoni e i neutroni raggruppati insieme in una palla in il nucleo e gli elettroni molto più piccoli che sfrecciano a una distanza relativamente ampia dal minuscolo (circa 1 × 10⁻¹⁵ m di larghezza) nucleo. Ciò consente di costruire modelli tridimensionali o "3D" di atomi in classe oa casa.

I singoli tipi di atomi sono chiamati elementie ogni elemento ha un nome, ad esempio idrogeno, rubidio o neon. Questi elementi nominati sono numerati da uno a 118 sulla tavola periodica degli elementi. Questi numeri atomici corrispondono al numero di protoni ed elettroni, nonché al numero medio approssimativo di neutroni, in ciascun elemento.

Puoi ottenere una stima del numero di neutroni per un elemento sottraendo il suo numero atomico dalla sua massa atomica, elencata nella parte inferiore centrale dei riquadri degli elementi nella maggior parte delle tavole periodiche. Mentre protoni e neutroni sono dell'ordine di soli 10⁻²⁷ kg, un elettrone è circa 2.000 volte meno massiccio.

I protoni caricati positivamente e i neutroni neutri sono a una distanza considerevole dagli elettroni molto più piccoli e caricati negativamente, un po' come pianeti del sistema solare, tranne per il fatto che la posizione di qualsiasi elettrone non può essere conosciuta con precisione in nessun istante, assegnata solo a un certo probabilità. Per gli scopi del modello atomico 3D, tuttavia, pensa a un atomo come a un minuscolo sistema di un corpo astronomico centrale e dei suoi satelliti.

Fortunatamente, non avrai bisogno di attrezzature fantasiose, ma dovrebbe essere visivamente sorprendente. Va bene qualsiasi tipo di gomma o palline simili; è utile se questi sono disponibili in colori diversi, ed è utile se puoi scriverci sopra con un pennarello magico (e ancora meglio se puoi facilmente cancellare l'inchiostro in seguito).

Dalla tavola periodica, O ha un numero atomico di 8 e una massa atomica molto vicina a 16,0. Un modello di atomo di ossigeno 3D o l'immagine mostrerebbe quindi otto protoni e otto neutroni nel nucleo e otto elettroni da qualche parte al di fuori del nucleo. I protoni ei neutroni potrebbero essere sfere contraddistinte solo dal colore; gli elettroni sono meglio rappresentati in questo schema da palline molto più piccole.

Atomo di argon modello 3D: Dalla tavola degli elementi, l'argon (Ar) ha numero atomico 18 e massa atomica 39,95. Ciò significa che si può presumere che un tipico atomo di argon abbia circa 40 − 18 = 22 neutroni insieme ai suoi 18 protoni.

• Le diverse manifestazioni dello stesso atomo che variano solo nel numero di neutroni sono chiamate isotopi. Il numero di protoni più neutroni di un dato isotopo è dato utilizzando un apice sinistro accanto al simbolo dell'elemento.

Questo atomo potrebbe quindi essere rappresentato da 18 sfere di protoni (pinchiostro) e 22 sfere di neutroni (navy) in un ammasso globulare, con un anello di 18 sfere (o biglie) di elettroni equidistanti che circondano questo nucleo. In realtà, gli elettroni circonderebbero il nucleo in una "nube", non un anello planare come il sistema solare, e assumerebbero forme geometriche approssimative in accordo con i loro livelli di energia, o gusci.

Modello di atomo di calcio: Il calcio ha due protoni in più e quindi due elettroni in più dell'argon, quindi puoi facilmente costruirlo su una "base" di un atomo di argon. Tuttavia, è utile sapere qualcosa sugli elettroni di valenza per capire perché i due nuovi elettroni appartengono entrambi più lontano dal nucleo rispetto agli elettroni nell'argon.

Questo perché l'argon è un gas nobile, il che significa che il suo guscio elettronico più esterno è pieno. La sua posizione più a destra sulla tavola periodica lo indica. Il calcio, nella colonna 2 della tabella ha due elettroni di valenza. Questo argomento, tuttavia, va oltre l'ambito delle idee del progetto Atom per la scuola.