Kas yra atomas, elektronas, neutronas ir protonas?

Atomas, kilęs iš graikiško žodžio, kuris laisvai verčiamas į „tą, kurio negalima padalyti“, plačiai laikomas pagrindiniu visos materijos vienetu. Atomai susideda iš subatominių dalelių, vadinamų protonais, neutronais ir elektronais, iš kurių du pirmieji gyvena atomo branduolį ir sudaro beveik visą jo masę, o elektronai apsiriboja orbitalėmis atomas. Natūraliai atsirandančių atomų protonų skaičius svyruoja nuo 1 iki 92; šie skirtingi atomai atitinka elementus, kurie turi skirtingas elektrochemines savybes dėl jų skirtingos masės ir unikalaus jų mažų dalelių išdėstymo erdvėje.

Atomai yra labai mažos dalelės ir jų negalima skaidyti toliau, išskyrus ypatingas priemones. Pagalvokite apie gabalus, iš kurių susideda dėlionė. Juos sunaikinus, juos techniškai galima atskirti į mažesnes kartono ir popieriaus dalis, tačiau praktiniais tikslais šie gabalai yra pagrindiniai, nedalomi dėlionių elementai.

Atomai susideda iš protonų, turinčių teigiamą elektrinį krūvį; elektronai, turintys neigiamą krūvį; ir neutronai, kurie neturi jokio krūvio. Taigi paprastame elektriškai neutraliame atome protonų ir elektronų skaičius yra vienodi.

Atomo atominė masė yra maždaug lygi protonų skaičiui plius elektronų skaičiui, nes elektronų masė yra praktiškai nereikšminga.

Protonas iš tikrųjų yra bet kurio atomo indeksinė dalelė. Būtent atomo protonų skaičius lemia atomo priklausančio elemento tapatumą; kitaip tariant, jei du atomai turi skirtingą protonų skaičių, jie nėra tas pats elementas.

Protonų skaičius elemente lemia jo atominį skaičių Z. Vandenilis yra lengviausias elementas ir turi vieną protoną (Z = 1); uranas yra sunkiausias natūraliai atsirandantis elementas ir turi 92 protonus (Z = 92). Kiekvieno protono, kuriam priskirta 1,00728 atominės masės vienetų (amu), masė turi krūvį, pažymėtą kaip +1.

Atomai gali egzistuoti tik su protonu savo branduolyje, kaip yra vandenilio atomų atveju. Tačiau branduolys, kuriame nėra bent vieno lydinčio protono, nėra atomas.

Neutronai yra panašūs į protonų dydį, kurių amu yra 1,00867, ir jie taip pat gyvena atomų branduolyje. Neutronų skaičius atomo stabiliausioje elemento konfigūracijoje paprastai yra didesnis už protonų skaičių, o šis skirtumas didėja didėjant atomo skaičiui. Pavyzdžiui, vandenilio atomas turi protoną, bet neturi neutronų, o helio atomas - po du. Kita vertus, alavas turi 50 protonų ir 69 neutronus, o uranas - atitinkamai 92 ir 146.

Protonų ir neutronų skaičius atome yra jo masės skaičius M. Taigi neutronų skaičius atome yra jo atominės masės skaičius atėmus jo atominį skaičių arba M - Z.

Jei atomas gauna ar praranda neutronus, jis lieka tas pats elementas, bet tampa to elemento izotopu. Skirtingi izotopai identifikuojami pridedant M prie viršutinio kairio to elemento santrumpos kampo. Pavyzdžiui, ¹⁴C yra anglies izotopas (Z = 6), turintis aštuonis neutronus, o ne įprastus šešis.

Elektronai yra mažytės (0,000549 amu) neigiamai įkrautos dalelės, apibūdinamos kaip skriejančios apie protonus ir neutronus, sudarančius atomo branduolį, tokiu būdu, kaip planetos skrieja aplink saulę. Geriausiu atveju tai yra apytikslis apibūdinimas, nes pažanga kvantinėje fizikoje paskatino diskretiškų orbitalių apie branduolį sampratą tarp kurių elektronai gali „šokinėti“. Šios orbitos atitinka skirtingus elektromagnetinės energijos lygius ir joms suteikiami tokie pavadinimai kaip s, p, d ir f. Elektronų judėjimas kyla dėl to, kad jie turi -1 krūvį ir juos traukia teigiamai įkrautas branduolys.

Paprastai elektronų skaičius atome yra lygus Z, todėl šie atomai bendrame krūvyje yra neutralūs. Kai kurie atomai turi skirtingą protonų ir elektronų skaičių, todėl gaunamas grynasis teigiamas arba neigiamas krūvis. Šie atomai vadinami jonais.