Este posibil să fi auzit că atomii reprezintă cea mai mică piesă posibilă din orice tip de materie. Dacă ai fi avut norocul să ai o cărămidă de un kilogram cu elementul aur (Au), ai putea să o împărți în bucăți din ce în ce mai mici până când ai rămas doar cu atomi de aur; sunt posibile alte diviziuni, dar niciuna dintre componentele rezultate nu este specifică aurului.
Tabelul periodic al elementelor include 118 tipuri individuale de atomi (adică elemente), toate având un număr unic de protoni și electroni și un număr similar de neutroni. Dar cât de mică este această entitate infinit de mică? Există o modalitate de a raporta dimensiunea unui atom la raza a ceva din propria experiență?
Care sunt părțile unui atom?
Toți atomii conțin cel puțin unul proton, cu număr de protoni care determină identitatea unui element. Un element are un număr atomic, identificatorul unic asociat cu numărul protonului și cu un simbol de una sau două litere (de exemplu, Ca pentru calciu, numărul de element 20 din tabelul periodic).
În starea neutră, neîncărcată, fiecare atom are același număr de electroni ca și protonii. Elementele care încep cu heliu conțin, de asemenea, un număr de neutroni asemănător și de obicei puțin mai mare decât numărul de protoni. Variante de elemente cu un număr diferit de neutroni se numesc izotopi.
Protonii sunt sarcini negative și sunt grupați cu neutroni pentru a forma nucleul atomic. Între timp, electronii încărcați negativ fermează la distanțe considerabile față de nucleu în raport cu dimensiunea totală a atomului, așa cum veți vedea în detaliu.
Ce forțe determină dimensiunea atomică?
Atomii se caracterizează prin cantitatea lor vastă de spațiu neocupat, care este o observație aparent bizară despre ceva deja atât de minuscul. Raza atomică este în mod normal definită ca distanța de la centrul nucleului până la exterior orbital de electroni. În acest sens, un atom poate fi reprezentat grafic ca circular, cu nucleul în centru și învelișul de electroni cel mai exterior formând arcul cercului.
Pe măsură ce vă deplasați de la stânga la dreapta de-a lungul unui rând, numărul protonului și numărul electronilor cresc ambele cu fiecare schimbare a elementului. Cu toate acestea, deoarece electronii sunt adăugați într-un mod împrăștiat grație regulilor de umplere electron-orbitală în timp ce încărcarea pozitivă în nucleul rămâne concentrat într-un spațiu mic, electronii sunt trase mai aproape de nucleu până când gazele nobile din perioada 18 a fiecăruia rând.
Apoi, cu un salt la rândul următor, electronii cei mai exteriori ai atomilor se găsesc într-un nivel de energie complet nou, mărind substanțial raza atomică. Apoi, razele scad de-a lungul noului rând de pe tabelul periodic, ca înainte.
Care este dimensiunea nucleului atomic?
Nu există o formulă formală a razei atomice aplicabilă tuturor atomilor, dar în atomii legați covalent, raza poate fi estimată împărțind distanța dintre nucleii atomici la doi.
Razele atomice sunt în general determinate prin experimentare și scădere. Dacă se cunoaște raza unui atom (să zicem, calciu, aproximativ 178 picometri sau pm, egal cu 1,78 10–10 m), iar distanța dintre nucleele unei molecule de selenură de calciu (CaSe) este de 278 pm, puteți scădea 178 din 278 pentru a obține o estimare rezonabilă a razei unui atom de seleniu (100 pm).
În ceea ce privește analogiile din lumea reală, o dimensiune clasică a unei comparații atomice se referă la un stadion sportiv. raza nucleului în sine este doar despre 1 × 10–15 m indiferent de element, și într-un atom tipic, electronul cel mai exterior ar fi aproape de un teren de fotbal distanță sau aproximativ 100 m.
Diagrama dimensiunilor atomului
Consultați Resursele pentru un grafic care prezintă valorile aproximative ale primelor 86 de elemente din tabelul periodic. Acestea variază de la aproximativ 40 pm pentru hidrogen la aproximativ 240 pm pentru cesiu.