Atomer er best tenkt på som de minste udelbare bitene av vanlig materie. Navnet deres er faktisk hentet fra gresk for "kan ikke kuttes." Atomer består av protoner, nøytroner og elektroner, selv om den minste og enkleste typen, hydrogenatomet, ikke inneholder nøytroner.
Et element er materie som består av en enkelt type atom. Når du ser på det periodiske elementet, er hver boks du ser okkupert av et stoff med et unikt arrangement av protoner og nøytroner. I det spesielle tilfellet at bare et enkelt atom av et element er til stede, er definisjonen av "atom" og "element" identisk. Alternativt kan du ha 10 eller 100 eller 1.000.000 tonn materie som bare består av et enkelt element, så lenge hvert atom i den gigantiske massen er identisk. Sett litt annerledes når du presenteres med et atom og et element og får beskjed om at bare ett er mikroskopisk, vet du hvilket er et eksempel på et element (selv om ikke alle aggregasjoner av et enkelt element selvfølgelig er store nok til å sees med det blotte øye eller til og med et konvensjonelt mikroskop).
Hva er noen eksempler på atomer?
Eksempler på atomer som du nesten er sikker på å ha hørt om - med mindre du nettopp landet her fra en annen planet, eller kanskje i et parallelt univers der atomer i seg selv er uhørt - inkluderer hydrogen, oksygen og karbon, på et minimum. Hydrogen og oksygen er de to atomene i vann, med den kjemiske formelen for vann er H2O fordi en molekyl vann inneholder to hydrogenatomer og ett oksygenatom. Vær oppmerksom på at vann, selv om det ikke kan miste noen av dets bestanddeler og fremdeles er vann, ikke er et element, fordi ikke alle atomene er identiske. I stedet er det en forbindelse. (Mer om denne nomenklaturen snart.)
Hvert atom kan inneholde tre forskjellige komponenter: protoner, nøytroner og elektroner. Faktisk inneholder hvert atom i tillegg til hydrogenatomet minst ett av hvert; hydrogen består av ett proton og ett elektron, men har ingen nøytroner. Protoner og nøytroner har nesten samme masse, med en protons masse 1,6726231 x 10-27 kg og at et elektron er 1,6749286 x 10-27 kg. Elektroner er fortsatt tynnere, så mye at deres samlede masse kan neglisjeres for praktiske formål når man beregner massen til et gitt atom. Ett elektron har en masse på 9,1093897 x 10-31 kg.
Atomer i sin grunnform inneholder like mange protoner og elektroner. En proton bærer en liten positiv elektrisk ladning, betegnet +1, mens et elektron har en ladning på -1. Nøytroner har ingen ladning, så et vanlig atom har ingen nettolading da protonens positive ladning og elektronens negative ladning avbryter hverandre. Noen atomer har imidlertid ulikt antall protoner og elektroner, og har således en nettolading (f.eks. -2 eller +3); disse atomene kalles ioner.
Fysisk er atomer arrangert omtrent som solsystemet, med mindre biter av materie som spinner rundt det langt mer massive sentrum. I astronomi er imidlertid gravitasjonskraft det som holder planetene roterende rundt solen; i atomer er det en elektrostatisk kraft. Protonene og nøytronene til et atom klumper seg sammen for å danne sentrum, kalt kjernen. Fordi kjernen bare inneholder positive og ikke-bærende komponenter, er den positivt ladet. Elektronene eksisterer i mellomtiden i en sky rundt kjernen, tiltrukket av den med sin positive ladning. Plasseringen til et elektron når som helst kan ikke være nøyaktig kjent, men sannsynligheten for å være på et gitt sted i rommet kan beregnes med høy nøyaktighet. Denne usikkerheten danner grunnlaget for kvantefysikken, et spirende felt som har beveget seg fra det teoretiske til en rekke viktige applikasjoner innen ingeniørfag og datateknologi.
Hva er Atoms navn?
Elementets periodiske system er et universelt middel for forskere og begynnende studenter bli kjent med navnene på alle de forskjellige atomene, sammen med en oppsummering av deres kritiske eiendommer. Disse finnes i hver kjemielærebok og på ubegrensede steder på nettet. Du bør ha en praktisk som referanse når du konsulterer denne delen.
Det periodiske systemet inneholder navnene og forkortelsene på en eller to bokstaver for alle 103 elementene, eller hvis du foretrekker det, atomtyper. 92 av disse forekommer naturlig, mens de tyngste 11, nummerert 93 til 103, bare er produsert under laboratorieforhold. Hvert elements nummer i det periodiske systemet tilsvarer atomnummeret og dermed antall protoner det inneholder. Ruten i tabellen som tilsvarer et element viser vanligvis atommassen - det vil si den totale massen av protonene, nøytronene og elektronene - på bunnen av boksen, under navnet på atomet. Siden dette for praktiske formål utgjør massen av protonene og nøytronene alene, og fordi protoner og nøytroner har veldig nærhet til samme masse, kan du utlede hvor mange nøytroner et atom har ved å trekke atomnummeret (antall protoner) fra atommassen og avrunding av. For eksempel er natrium (Na) nummer 11 i det periodiske systemet, og har en masse på 22,99 atommasseenheter (amu). Når du avrunder dette til 23, kan du deretter beregne at natrium må ha 23 - 11 = 12 nøytroner.
Fra alt det foregående kan du samle at atomer blir tyngre når du beveger deg fra venstre til høyre og fra topp til nederst i tabellen, som å lese en side i boken der hvert nytt ord bare er litt større enn det foregående ord.
Elementer kan eksistere som faste stoffer, væsker eller gasser i sin opprinnelige tilstand. Karbon (C) er et eksempel på et fast stoff; kvikksølv (Hg), som finnes i "old-school" termometre, er en væske; og hydrogen (H) eksisterer som en gass. De kan grupperes, ved hjelp av det periodiske systemet, i kategorier på grunnlag av deres fysiske egenskaper. En praktisk måte å dele dem på, er i metaller og ikke-metaller. Metaller inkluderer seks undertyper, mens ikke-metaller bare har to. (Bor, arsen, silisium, germanium, antimon, tellur og astatin regnes som metalloider.)
Det periodiske systemet inneholder 18 kolonner, men ikke alle mulige mellomrom i hver kolonne er opptatt. Den første komplette raden - det vil si første forekomst av alle 18 kolonnene som inneholder et element - starter med element nummer 19 (K eller kalium) og slutter med nummer 36 (Kr eller krypton). Dette virker kjipt med et øyeblikk, men det sikrer at atomer med lignende egenskaper når det gjelder deres bindingsadferd og andre variabler forblir i lett identifiserbare rader, kolonner eller andre grupper i bord.
Hva er de forskjellige typene av atomer?
Isotoper er forskjellige atomer som har samme atomnummer, og er dermed det samme elementet, men har forskjellige antall nøytroner. De varierer derfor i sin atommasse. Mer informasjon om isotoper vises i et påfølgende avsnitt.
Limningsadferd er et av forskjellige kriterier som atomer kan skilles fra. For eksempel kalles de seks naturlig forekommende elementene i kolonne 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) edelgasser fordi de i det vesentlige ikke er reaktive med andre elementer; dette minner om hvordan medlemmer av adelsklassene i gammel tid ikke blandet seg med vanlige folk.
Metaller kan deles inn i seks typer (alkali, jordalkali, overgang, postovergang og aktinoider og lanthanoider). Disse faller alle i forskjellige regioner i det periodiske systemet. Flertallet av elementene er metaller av noe slag, men de 17 ikke-metallene inkluderer noen av de bedre kjente atomer, inkludert oksygen, nitrogen, svovel og fosfor, som alle er essensielle for livet.
Hva er forbindelser og molekyler?
En forbindelse er laget av ett eller flere grunnstoffer. For eksempel er vann en forbindelse. Men du kan også ha ett eller flere elementer eller forbindelser oppløst i en annen, flytende forbindelse (vanligvis vann), som sukker oppløst i vann. Dette er et eksempel på en løsning fordi molekylene i det oppløste stoffet (det oppløste faste stoffet) ikke binder seg til oppløste molekyler (som vann, etanol eller hva har du).
Den minste enheten av en forbindelse kalles et molekyl. Forholdet mellom atomer og elementer speiler forholdet mellom molekyler og forbindelser. Hvis du har en del av rent natrium, et grunnstoff, og reduserer det til minste mulig størrelse, er det som gjenstår et natriumatom. Hvis du har en samling rent natriumklorid (bordsalt; NaCl) og reduser det til det minste fra det kan ta mens du opprettholder alle dets fysiske og kjemiske egenskaper, sitter du igjen med et natriumkloridmolekyl.
Hva er hovedelementene?
De 10 mest utbredte elementene på jorden utgjør omtrent 99 prosent av massen til alle elementene som finnes over hele planeten, inkludert i atmosfæren. Oksygen (O) alene står for 46,6 prosent av jordens masse. Silisium (Si) utgjør 27,7 prosent, mens aluminium (Al) sjekker inn på 8,1 prosent og jern (Fe) på 5,0 prosent. De neste fire rikeligste finnes alle som elektrolytter i menneskekroppen: Kalsium (Ca) med 3,6 prosent, natrium (Na) med 2,8 prosent, kalium (K) med 2,6 prosent og magnesium (Mg) med 2,1 prosent.
Elementer som finnes i store mengder i synlig form, eller elementer som bare er beryktede, kan i noen forstand betraktes som store elementer. Når du ser på rent gull, det være seg et lite flak eller en stor murstein (sistnevnte er usannsynlig!), Ser du på et enkelt element. Det gullstykket vil fremdeles bli betraktet som gull selv om alt bortsett fra et eneste atom forble. På den annen side, som NASA bemerker, kan en gullmynt ha rundt 20.000.000.000.000.000.000.000 (20 septillion) gullatomer, avhengig av myntens størrelse.
Hva er isotoper?
An isotop er en variant av et atom, på samme måte som en Doberman Pinscher er en variant av en hund. Du vil huske at en viktig egenskap for en gitt type atom er at atomnummeret, og dermed antall protoner det inneholder, ikke kan endres. Derfor, hvis atomer skal komme i varianter, må denne variasjonen være et resultat av forskjeller i nøytrontall.
De fleste grunnstoffer har en enkelt stabil isotop, som er den formen elementet oftest finnes i. Noen elementer eksisterer imidlertid naturlig som en blanding av isotoper. For eksempel består jern (Fe) av omtrent 5,845 prosent av 54Fe, 91,754 prosent av 56Fe, 2.119 prosent av 57Fe og 0,282 prosent av 58Fe. Håndskriftene på venstre side av elementforkortelsene angir antall protoner pluss nøytroner. Siden atomnummeret på jern er 26, har de ovennevnte isotoper i rekkefølge 28, 30, 31 og 32 nøytroner.
Alle isotoper av et gitt atom har de samme kjemiske egenskapene, noe som betyr at deres bindingsatferd er den samme. Deres fysiske egenskaper, slik som massene, kokepunktene og smeltepunktene, er forskjellige, og er midlene som brukes til å skille mellom dem.