Атом, производный от греческого слова, которое переводится как «то, что не может быть разделено», широко считается фундаментальной единицей всей материи. Атомы состоят из субатомных частиц, называемых протонами, нейтронами и электронами, причем первые два находятся в ядром атома и составляет почти всю его массу, а электроны удерживаются на орбиталях на краю атом. Число протонов в встречающихся в природе атомах колеблется от 1 до 92; эти разные атомы соответствуют элементам, которые имеют разные электрохимические свойства из-за их различных масс и уникального расположения их крошечных составляющих частиц в пространстве.
Атом
Атомы - это чрезвычайно маленькие частицы, и их нельзя разделить дальше, кроме как необычными способами. Подумайте о деталях, из которых складывается мозаика. Технически их можно разделить на более мелкие кусочки картона и бумаги, уничтожив их, но с практической точки зрения эти кусочки являются основными неделимыми элементами головоломки.
Атомы состоят из протонов, которые несут положительный электрический заряд; электроны, несущие отрицательный заряд; и нейтроны, которые не несут заряда. Таким образом, в обычном электрически нейтральном атоме количество протонов и количество электронов равно.
Атомная масса атома примерно равна количеству протонов плюс количество электронов, поскольку массой электронов практически можно пренебречь.
Протон
Протон, по сути, является индексной частицей любого атома. Число протонов в атоме определяет идентичность элемента, которому принадлежит атом; Другими словами, если два атома имеют разное количество протонов, это не один и тот же элемент.
Число протонов в элементе определяет его атомный номер Z. Водород - самый легкий элемент и имеет один протон (Z = 1); уран является самым тяжелым элементом природного происхождения и имеет 92 протона (Z = 92). Каждый протон, которому присвоена масса 1,00728 атомных единиц массы (а.е.м.), имеет заряд, обозначенный как +1.
Атомы могут существовать только с протоном в ядре, как в случае с атомами водорода. Однако ядро без хотя бы одного сопровождающего протона не является атомом.
Нейтрон
Нейтроны схожи по размеру с протонами, с а.е.м. 1,00867, а также населяют ядра атомов. Количество нейтронов в атоме в наиболее стабильной конфигурации элемента обычно больше, чем количество протонов, причем это несоответствие становится больше по мере увеличения атомного номера. Например, у атома водорода есть протон, но нет нейтронов, а у атома гелия - по два каждого из них. Олово же содержит 50 протонов и 69 нейтронов, а уран - 92 и 146 соответственно.
Число протонов плюс нейтроны в атоме - это его массовое число M. Таким образом, количество нейтронов в атоме - это его атомное массовое число минус его атомный номер, или M - Z.
Если атом получает или теряет нейтроны, он остается тем же элементом, но становится изотопом этого элемента. Различные изотопы обозначаются добавлением M в верхнем левом углу аббревиатуры этого элемента. Например, 14C - изотоп углерода (Z = 6), который имеет восемь нейтронов вместо обычных шести.
Электрон
Электроны - это крошечные (0,000549 а.е.м.) отрицательно заряженные частицы, которые описываются как вращающиеся вокруг протонов и нейтронов, составляющих ядро атома, подобно планетам, вращающимся вокруг Солнца. Однако это в лучшем случае грубое описание, поскольку достижения в квантовой физике привели к концепции дискретных орбиталей вокруг ядра. между которыми могут «прыгать» электроны. Эти орбитали соответствуют различным уровням электромагнитной энергии и имеют такие названия, как s, p, d. и f. Движение электронов происходит из-за того, что они имеют заряд -1 и притягиваются к положительно заряженному ядру.
Обычно количество электронов в атоме равно Z, что делает эти атомы нейтральными по общему заряду. Некоторые атомы имеют разное количество протонов и электронов, что приводит к положительному или отрицательному заряду. Эти атомы называются ионами.