Atómy, ktoré ste možno počuli, predstavujú najmenší možný kúsok z konkrétneho druhu hmoty. Ak ste mali to šťastie, že ste mali jednu libru tehly zo prvku zlato (Au), mohli by ste ju rozdeliť na tenšie a drobnejšie kúsky, kým vám neostanú iba atómy zlata; sú možné ďalšie rozdelenia, ale žiadna z výsledných zložiek nie je konkrétna so zlatom.
Periodická tabuľka prvkov obsahuje 118 jednotlivých typov atómov (to znamená prvkov), pričom všetky majú jedinečný počet protónov a elektrónov a podobný počet neutrónov. Ako veľmi malá je však táto nekonečne malá entita? Existuje spôsob, ako dať do súvislosti veľkosť atómu do okruhu niečoho z vlastnej skúsenosti?
Čo sú časti atómu?
Všetky atómy obsahujú najmenej jeden protón, s protónovým číslom určujúcim identitu prvku. Prvok má atómové číslo, jedinečný identifikátor spojený s protónovým číslom a s jedno alebo dvojpísmenovým symbolom (napr. Ca pre vápnik, číslo prvku 20 v periodickej tabuľke).
V neutrálnom stave bez náboja má každý atóm rovnaký počet elektróny
ako to robí protóny. Prvky začínajúce héliom tiež obsahujú množstvo neutróny podobné a zvyčajne mierne prevyšujúce protónové číslo. Varianty prvkov s rôznym počtom neutrónov sa nazývajú izotopy.Protóny sú negatívne náboje a sú zoskupené s neutrónmi, aby vytvorili atómové jadro. Negatívne nabité elektróny medzitým zipsujú v značných vzdialenostiach od jadra vo vzťahu k celkovej veľkosti atómu, ako uvidíte podrobne.
Aké sily určujú atómovú veľkosť?
Atómy sa vyznačujú obrovským množstvom neobsadeného priestoru, čo je na prvý pohľad bizarné pozorovanie niečoho už tak nepatrného. Atómový polomer je normálne definovaný ako vzdialenosť od stredu jadra k najvzdialenejšiemu elektrónový orbitálny. V tomto zmysle môže byť atóm graficky znázornený ako kruhový, pričom jadro v strede a najvzdialenejší elektrónový obal tvoria oblúk kruhu.
Pri postupe zľava doprava po rade sa protónové číslo aj číslo elektrónu zvyšujú o jednu s každou zmenou prvku. Pretože sa však elektróny pridávajú rozptýleným spôsobom vďaka pravidlám elektrónovo-orbitálneho plnenia, zatiaľ čo rastúci kladný náboj jadro zostáva koncentrované v jednom malom priestore, elektróny sú priťahované bližšie k jadru, kým vzácne plyny v období 18 každého z nich riadok.
Potom sa skokom do ďalšieho radu nájdu najvzdialenejšie elektróny atómov v úplne novej energetickej úrovni, čím sa podstatne zvýši polomer atómu. Potom sa polomery znižujú pozdĺž nového riadku periodickej tabuľky, ako predtým.
Aká je veľkosť atómového jadra?
Na všetky atómy neexistuje formálny vzorec pre atómový polomer, ale u kovalentne viazaných atómov sa dá polomer odhadnúť tak, že sa vzdialenosť medzi atómovými jadrami vydelí dvoma.
Atómové polomery sa všeobecne určujú experimentom a odčítaním. Ak je známy polomer jedného atómu (povedzme vápnik, asi 178 pikometrov alebo pm, rovná sa 1,78 10–10 m) a vzdialenosť medzi jadrami molekuly selenidu vápenatého (CaSe) je 278 pm, môžete odčítať 178 od 278, aby ste dostali primeraný odhad polomeru atómu selénu (100 pm).
Pokiaľ ide o analógie v reálnom svete, porovnanie jednej klasickej veľkosti atómu sa týka športového štadióna. The polomer jadra sama o sebe je len o 1 × 10–15 m bez ohľadu na prvok a v typickom atóme by bol najvzdialenejší elektrón blízko futbalového ihriska alebo asi 100 metrov.
Tabuľka veľkostí atómov
Pozrite si Zdroje pre graf zobrazujúci približné hodnoty prvých 86 prvkov v periodickej tabuľke. Tieto sa pohybujú od asi 40 hodín pre vodík do asi 240 hodín pre cézium.