Se consideră cel mai bine atomii ca fiind cei mai mici biți indivizibili de materie obișnuită. De fapt, numele lor este derivat din greacă pentru „nu poate fi tăiat”. Atomii constau din protoni, neutroni și electroni, deși cel mai mic și mai simplu tip, atomul de hidrogen, nu conține neutroni.
Un element este materia constând dintr-un singur tip de atom. Când te uiți la tabelul periodic al elementelor, fiecare cutie pe care o vezi este ocupată de o substanță cu un aranjament unic de protoni și neutroni. În cazul special al prezenței unui singur atom dintr-un element, definiția „atom” și „element” sunt identice. Alternativ, s-ar putea să aveți 10 sau 100 sau 1.000.000 de tone de materie constând dintr-un singur element, atâta timp cât fiecare atom din acea masă uriașă este identic. Mai ușor diferit, când li se prezintă un atom și un element și li se spune că doar unul este microscopic, știți care este un exemplu de element (deși nu toate agregările unui singur element, desigur, sunt suficient de mari pentru a fi văzute cu ochiul liber sau chiar microscop).
Care sunt câteva exemple de atomi?
Exemple de atomi despre care ești sigur că ai auzit - cu excepția cazului în care, adică tocmai ai aterizat aici de pe altă planetă sau poate într-un univers paralel în care atomii înșiși sunt nemaiauziți - includ hidrogen, oxigen și carbon, la minimum. Hidrogenul și oxigenul sunt cei doi atomi din apă, formula chimică a apei fiind H2O pentru că unul moleculă de apă conține doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Rețineți că apa, deși nu poate pierde niciunul dintre atomii săi constituenți și totuși să fie apă, nu este un element, deoarece nu toți atomii săi sunt identici. În schimb, este un compus. (Mai multe despre această nomenclatură în curând.)
Fiecare atom poate include trei componente diferite: protoni, neutroni și electroni. De fapt, fiecare atom în afară de atomul de hidrogen conține cel puțin unul din fiecare; hidrogenul este format dintr-un proton și un electron, dar nu are neutroni. Protonii și neutronii au aproape aceeași masă, cea a unui proton fiind de 1,6726231 x 10-27 kg și cel al unui electron fiind 1,6749286 x 10-27 kg. Electronii sunt încă mai mici, atât încât masa lor combinată poate fi neglijată din punct de vedere practic atunci când se calculează masa unui atom dat. Un electron are o masă de 9.1093897 x 10-31 kg.
Atomii în forma lor elementară conțin un număr egal de protoni și electroni. Un proton poartă o mică sarcină electrică pozitivă, desemnată +1, în timp ce un electron are o sarcină de -1. Neutronii nu sunt încărcați, deci un atom obișnuit nu are sarcină netă, deoarece sarcina pozitivă a protonului și sarcina negativă a electronului se anulează reciproc. Unii atomi, totuși, au un număr inegal de protoni și electroni și, astfel, poartă o sarcină netă (de exemplu, -2 sau +3); acești atomi se numesc ioni.
Fizic, atomii sunt aranjați aproximativ ca sistemul solar, cu bucăți mai mici de materie care se învârt în jurul centrului mult mai masiv. Cu toate acestea, în astronomie, forța gravitațională este cea care menține planetele care se învârt în jurul soarelui; în atomi, este o forță electrostatică. Protonii și neutronii unui atom se adună împreună pentru a forma centrul, numit nucleu. Deoarece nucleul include numai componente pozitive și fără sarcină, acesta este încărcat pozitiv. Între timp, electronii există într-un nor din jurul nucleului, atrași de el de sarcina sa pozitivă. Poziția unui electron în orice moment nu poate fi cunoscută cu precizie, dar probabilitatea sa de a fi într-o anumită locație în spațiu poate fi calculată cu o precizie ridicată. Această incertitudine formează baza fizicii cuantice, un domeniu în plină dezvoltare care s-a mutat de la teoretic la o serie de aplicații importante în inginerie și tehnologia computerelor.
Care sunt numele atomilor?
Tabelul periodic al elementelor este un mijloc universal pentru oamenii de știință și pentru studenții începători familiarizați-vă cu numele tuturor atomilor diferiți, împreună cu un rezumat al criticilor lor proprietăți. Acestea se găsesc în fiecare manual de chimie și în locuri nelimitate online. Atunci când consultați această secțiune, ar trebui să aveți unul la îndemână pentru referință.
Tabelul periodic conține numele și abrevierile de una sau două litere ale tuturor celor 103 elemente sau, dacă preferați, tipuri de atomi. 92 dintre acestea apar în mod natural, în timp ce cele mai grele 11, numerotate de la 93 la 103, au fost produse numai în condiții de laborator. Numărul fiecărui element din tabelul periodic corespunde numărului său atomic și, prin urmare, numărul de protoni pe care îl conține. Caseta din tabel corespunzătoare unui element arată de obicei masa sa atomică - adică masa totală a protonilor, neutronilor și electronilor săi - pe partea de jos a casetei, sub numele atomului. Deoarece, în scopuri practice, aceasta se ridică doar la masa protonilor și a neutronilor și pentru că protonii și neutronii se află foarte aproape de aceeași masă, puteți deduce câți neutroni are un atom scăzând numărul său atomic (numărul de protoni) din masa atomică și rotunjind oprit. De exemplu, sodiul (Na) este numărul 11 în tabelul periodic și are o masă de 22,99 unități de masă atomică (amu). Rotunjind acest lucru la 23, puteți calcula apoi că sodiul trebuie să aibă 23 - 11 = 12 neutroni.
Din toate cele de mai sus, puteți să adunați că atomii devin mai grei pe măsură ce unul se mișcă de la stânga la dreapta și de sus la partea de jos a tabelului, cum ar fi citirea unei pagini din carte pe care fiecare cuvânt nou este doar puțin mai mare decât precedentul cuvânt.
Elementele pot exista ca solide, lichide sau gaze în starea lor nativă. Carbonul (C) este un exemplu de solid; mercurul (Hg), găsit în termometrele „old-school”, este un lichid; iar hidrogenul (H) există ca gaz. Acestea pot fi grupate, cu ajutorul tabelului periodic, în categorii pe baza proprietăților lor fizice. O modalitate convenabilă de a le împărți este în metale și nemetale. Metalele includ șase subtipuri, în timp ce nemetalele prezintă doar două. (Borul, arsenicul, siliciul, germaniul, antimoniul, telurul și astatinul sunt considerați metaloizi.)
Tabelul periodic include 18 coloane, deși nu este ocupat tot spațiul posibil din fiecare coloană. Primul rând complet - adică prima instanță din toate cele 18 coloane care conțin un element - începe cu numărul de element 19 (K sau potasiu) și se termină cu numărul 36 (Kr sau kripton). Acest lucru pare ciudat dintr-o privire, dar asigură faptul că atomii cu proprietăți similare din punct de vedere al lor comportamentul de legare și alte variabile rămân în rânduri, coloane sau alte grupuri ușor identificabile din cadrul masa.
Care sunt diferitele tipuri de atomi?
Izotopii sunt atomi diferiți care au același număr atomic și, prin urmare, sunt același element, dar au un număr diferit de neutroni. Prin urmare, acestea variază în masă atomică. Mai multe informații despre izotopi apar într-o secțiune ulterioară.
Comportamentul de legătură este unul dintre diferitele criterii prin care atomii pot fi separați. De exemplu, cele șase elemente naturale din coloana 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) se numesc gaze nobile deoarece acestea sunt în esență nereactive cu alte elemente; acest lucru amintește de modul în care, pe vremuri, membrii claselor nobilimii nu se amestecau cu oamenii obișnuiți.
Metalele pot fi împărțite în șase tipuri (alcaline, alcalino-pământoase, de tranziție, post-tranziție și actinoizi și lantanoizi). Toate acestea se încadrează în regiuni distincte din tabelul periodic. Majoritatea elementelor sunt metale de un fel, dar cele 17 nemetale includ unii dintre atomii mai cunoscuți, inclusiv oxigen, azot, sulf și fosfor, care sunt esențiali pentru viață.
Ce sunt compușii și moleculele?
Un compus este format din unul sau mai multe elemente. De exemplu, apa este un compus. Dar puteți avea, de asemenea, unul sau mai multe elemente sau compuși dizolvați într-un alt compus lichid (de obicei apă), cum ar fi zahărul dizolvat în apă. Acesta este un exemplu de soluție, deoarece moleculele din substanța dizolvată (solidul dizolvat) nu se leagă de moleculele substanței dizolvate (cum ar fi apa, etanolul sau ce aveți).
Cea mai mică unitate a unui compus se numește moleculă. Relația atomilor cu elementele reflectă relația dintre molecule și compuși. Dacă aveți o bucată de sodiu pur, un element și îl reduceți la cea mai mică dimensiune posibilă, ceea ce rămâne este un atom de sodiu. Dacă aveți o colecție de clorură de sodiu pură (sare de masă; NaCl) și reduceți-l la cel mai mic din care poate lua, păstrând în același timp toate proprietățile sale fizice și chimice, rămâneți cu o moleculă de clorură de sodiu.
Care sunt elementele majore?
Cele mai abundente 10 elemente de pe Pământ reprezintă aproximativ 99% din masa tuturor elementelor găsite pe întreaga planetă, inclusiv în atmosferă. Numai oxigenul (O) reprezintă 46,6% din masa Pământului. Siliciul (Si) reprezintă 27,7%, în timp ce aluminiul (Al) se înregistrează la 8,1%, iar fierul (Fe) la 5,0%. Următoarele patru dintre cele mai abundente există ca electroliți în corpul uman: calciu (Ca) la 3,6%, sodiu (Na) la 2,8%, potasiu (K) la 2,6% și magneziu (Mg) la 2,1%.
Elementele găsite în cantități considerabile în formă vizibilă sau elementele care sunt doar notorii, pot fi considerate elemente majore într-un anumit sens. Când te uiți la aur pur, fie că este un fulg mic sau o cărămidă mare (aceasta din urmă fiind puțin probabilă!), Te uiți la un singur element. Acea bucată de aur ar fi considerată în continuare aur, chiar dacă ar rămâne cu excepția unui singur atom. Pe de altă parte, după cum remarcă NASA, o monedă de aur ar putea avea aproximativ 20.000.000.000.000.000.000.000 (20 de milioane) de atomi de aur, în funcție de mărimea monedei.
Ce sunt izotopii?
Un izotop este o variantă a unui atom, în același mod în care un Doberman Pinscher este o variantă a unui câine. O proprietate importantă a unui anumit tip de atom, vă veți aminti, este că numărul său atomic și, prin urmare, numărul de protoni pe care îl conține, nu se poate modifica. Prin urmare, dacă atomii vor veni în variante, această variație trebuie să fie rezultatul diferențelor în numărul de neutroni.
Majoritatea elementelor au un singur izotop stabil, care este forma în care elementul este cel mai frecvent găsit. Unele elemente, cu toate acestea, există în mod natural ca un amestec de izotopi. De exemplu, fierul (Fe) este format din aproximativ 5,845% din 54Fe, 91.754 la sută din 56Fe, 2,119 la sută din 57Fe și 0,282 la sută din 58Fe. Scrierile din partea stângă a abrevierilor elementului indică numărul de protoni plus neutroni. Deoarece numărul atomic de fier este 26, izotopii enumerați mai sus, în ordine, au 28, 30, 31 și 32 de neutroni.
Toți izotopii unui atom dat au aceleași proprietăți chimice, ceea ce înseamnă că comportamentul lor de legătură este același. Proprietățile lor fizice, cum ar fi masele, punctele de fierbere și punctele de topire, sunt diferite și sunt mijloacele utilizate pentru a distinge între ele.