Na atom, jak być może słyszałeś, jest często nazywany najmniejszym zwykłym składnikiem materii, który istnieje. Atomy składają się z pojedynczych składników (niektóre z nich zawierają własne składniki subatomowe), ale z atomu, który wynosi około 1 × 10-10 m szerokości, to najmniejsza cząstka, która zachowuje indywidualne właściwości większej całości.
Znane są przybliżone podstawowe kształty atomów, z protonami i neutronami sklejonymi w kulę w jądro i znacznie mniejsze elektrony poruszające się w stosunkowo dużej odległości od malutkiego (około 1 × 10−15 m szerokości) jądro. Pozwala to na konstruowanie trójwymiarowych lub „3D” modeli atomów w klasie lub w domu.
Podstawy atomu
Poszczególne typy atomów są nazywane elementy, a każdy element ma nazwę, np. wodór, rubid lub neon. Te nazwane pierwiastki są ponumerowane od 1 do 118 w układzie okresowym pierwiastków. Te liczby atomowe odpowiadają liczbie protonów i elektronów, a także przybliżonej średniej liczbie neutronów w każdym elemencie.
Możesz uzyskać oszacowanie liczby neutronów dla pierwiastka, odejmując jego liczbę atomową od jego masy atomowej, wymienionej na środku dołu pól pierwiastków w większości tabel okresowych. Podczas gdy protony i neutrony są rzędu zaledwie 10
Dodatnio naładowane protony i neutralne neutrony znajdują się w znacznej odległości od znacznie mniejszych, ujemnie naładowanych elektronów, podobnie jak planety Układu Słonecznego, poza tym, że położenie dowolnego elektronu nie może być dokładnie znane w dowolnym momencie, przypisuje się tylko pewną prawdopodobieństwo. Jednak dla celów trójwymiarowego modelu atomu pomyśl o atomie jako podobnym do małego układu centralnego ciała astronomicznego i jego satelitów.
Rzeczy, których będziesz potrzebować
Na szczęście nie będziesz potrzebować żadnego wymyślnego sprzętu, ale powinien być efektowny wizualnie. Każdy rodzaj kulek gumowych lub podobnych będzie działał; przydaje się, jeśli są one w różnych kolorach, i jeśli możesz pisać po nich za pomocą magicznego markera (a jeszcze lepiej, jeśli możesz później łatwo wymazać atrament).
Z układu okresowego pierwiastków O ma liczbę atomową 8 i masę atomową bardzo bliską 16,0. Model 3D atomu tlenu lub obraz pokazywałby zatem osiem protonów i osiem neutronów w jądrze i osiem elektronów gdzieś poza jądro. Protony i neutrony mogą być kulami rozróżnianymi tylko kolorem; elektrony są najlepiej reprezentowane w tym schemacie przez znacznie mniejsze kulki.
Pomysły na projekty modeli atomowych
Model 3D atomu argonu: Z tabeli pierwiastków argon (Ar) ma liczbę atomową 18 i masę atomową 39,95. Oznacza to, że można założyć, że typowy atom argonu ma około 40-18 = 22 neutronów z 18 protonami.
- Różne przejawy tego samego atomu, które różnią się tylko liczbą neutronów, nazywa się izotopy. Liczba proton-plus-neutron danego izotopu jest podawana za pomocą lewego indeksu górnego obok symbolu pierwiastka.
Ten atom mógłby zatem być reprezentowany przez 18 kulek protonowych (patrament) i 22 kulki neutronowe (nieavy) w gromadzie kulistej, z pierścieniem 18 równomiernie rozmieszczonych kul elektronowych (lub kulek) otaczających ten rdzeń. W rzeczywistości elektrony otaczałyby jądro w „chmurze”, a nie w płaskim pierścieniu, jak w Układzie Słonecznym, i przybierałyby szorstkie kształty geometryczne zgodnie z ich poziomami energii, czyli powłokami.
Model atomu wapnia: Wapń ma o dwa protony więcej, a więc o dwa elektrony więcej niż argon, więc możesz go łatwo zbudować na "bazie" atomu argonu. Jednak warto wiedzieć coś o elektronach walencyjnych, aby zrozumieć, dlaczego oba nowe elektrony należą do jądra dalej niż elektrony w argonie.
Dzieje się tak, ponieważ argon jest gazem szlachetnym, co oznacza, że jego zewnętrzna powłoka elektronowa jest wypełniona. Wskazuje na to jego skrajna prawa pozycja w układzie okresowym. Wapń w kolumnie 2 tabeli ma dwa elektrony walencyjne. Temat ten wykracza jednak poza ramy pomysłów na projekty atomowe dla szkoły.
