Atómy sa najlepšie považujú za najmenšie nedeliteľné kúsky bežnej hmoty. Ich názov je v skutočnosti odvodený z gréčtiny, pretože „nemožno ich vystrihnúť“. Atómy pozostávajú z protónov, neutrónov a elektrónov, hoci najmenší a najjednoduchší druh, atóm vodíka, neobsahuje žiadne neutróny.
Prvok je hmota pozostávajúca z jedného druhu atómu. Keď sa pozriete na periodickú tabuľku prvkov, každé políčko, ktoré uvidíte, je obsadené látkou s jedinečným usporiadaním protónov a neutrónov. V špeciálnom prípade, keď je prítomný iba jeden atóm prvku, sú definície „atóm“ a „prvok“ identické. Prípadne môžete mať 10 alebo 100 alebo 1 000 000 ton hmoty pozostávajúcej iba z jedného prvku, pokiaľ je každý atóm v tejto obrovskej hmote identický. Povedané trochu inak, ak sú prezentované s atómom a prvkom a povedzte im, že iba jeden je mikroskopický, viete, čo je príkladom prvok (aj keď nie všetky agregácie jedného prvku sú samozrejme dostatočne veľké na to, aby ich bolo možné vidieť voľným okom, alebo dokonca mikroskop).
Aké sú príklady atómov?
Príklady atómov, o ktorých ste takmer určite počuli - pokiaľ ste tu teda práve nepristáli z inej planéty, alebo možno v paralelnom vesmíre, v ktorom atómov samotných nie je veľa - vrátane vodíka, kyslíka a uhlíka, na úplnom minime. Vodík a kyslík sú dva atómy vo vode, pričom chemický vzorec vody je H2O pretože jeden molekula vody obsahuje dva atómy vodíka a jeden atóm kyslíka. Všimnite si, že voda, aj keď nemôže stratiť žiadny zo svojich základných atómov a byť stále vodou, nie je prvkom, pretože nie všetky jej atómy sú identické. Namiesto toho je to zlúčenina. (Viac o tejto nomenklatúre čoskoro.)
Každý atóm môže obsahovať tri rôzne zložky: protóny, neutróny a elektróny. V skutočnosti každý atóm okrem atómu vodíka obsahuje aspoň jeden z každého; vodík sa skladá z jedného protónu a jedného elektrónu, ale nemá neutróny. Protóny a neutróny majú takmer rovnakú hmotnosť, pričom hmotnosť protónu bola 1,6726231 x 10-27 kg a hmotnosť elektrónu s veľkosťou 1,6749286 x 10-27 kg Elektróny sú stále tenšie, takže ich kombinovaná hmotnosť môže byť pri praktickom výpočte hmotnosti daného atómu zanedbaná z praktických dôvodov. Jeden elektrón má hmotnosť 9,1093897 x 10-31 kg
Atómy vo svojej elementárnej forme obsahujú rovnaký počet protónov a elektrónov. Protón nesie malý kladný elektrický náboj označený +1, zatiaľ čo elektrón nesie náboj -1. Neutróny nenesú žiadny náboj, takže bežný atóm nemá žiadny čistý náboj, pretože kladný náboj protónu a záporný náboj elektrónu sa navzájom rušia. Niektoré atómy majú nerovnaký počet protónov a elektrónov, a preto nesú čistý náboj (napr. -2 alebo +3); tieto atómy sa nazývajú ióny.
Fyzicky sú atómy usporiadané zhruba ako slnečná sústava a okolo oveľa masívnejšieho stredu sa točia menšie kúsky hmoty. V astronómii je však gravitačná sila to, čo udržuje planéty otáčajúce sa okolo Slnka; v atómoch je to elektrostatická sila. Protóny a neutróny atómu sa zhlukujú a vytvárajú stred, ktorý sa nazýva jadro. Pretože jadro obsahuje iba pozitívne a nenabíjajúce komponenty, je nabité kladne. Elektróny medzitým existujú v oblaku okolo jadra, ktorý k nemu priťahuje kladný náboj. Poloha elektrónu v ktoromkoľvek okamihu nemôže byť presne známa, ale jeho pravdepodobnosť, že sa bude nachádzať na danom mieste vo vesmíre, je možné vypočítať s vysokou presnosťou. Táto neistota tvorí základ kvantovej fyziky, rýchlo sa rozvíjajúceho poľa, ktoré prešlo z teoretickej oblasti do množstva dôležitých aplikácií v strojárstve a výpočtovej technike.
Ako sa volajú atómy?
Periodická tabuľka prvkov je univerzálnym prostriedkom pre vedcov i začínajúcich študentov zoznámiť sa s názvami všetkých rôznych atómov spolu so súhrnom ich kritických atómov vlastnosti. Tie sa nachádzajú v každej učebnici chémie a na neobmedzených miestach online. Pri prezeraní tejto časti by ste mali mať jedného šikovného referenta.
Periodická tabuľka obsahuje názvy a jedno alebo dvojpísmenové skratky všetkých 103 prvkov, alebo ak chcete, typov atómov. 92 z nich sa prirodzene vyskytuje, zatiaľ čo najťažšie 11, číslované 93 až 103, sa vyrobili iba za laboratórnych podmienok. Číslo každého prvku v periodickej tabuľke zodpovedá jeho atómovému číslu, a teda počtu protónov, ktoré obsahuje. Políčko v tabuľke zodpovedajúce prvku obvykle zobrazuje jeho atómovú hmotnosť - teda celkovú hmotnosť jeho protónov, neutrónov a elektrónov - na spodnej časti poľa pod menom atómu. Pretože z praktických dôvodov to predstavuje hmotnosť samotných protónov a neutrónov, a pretože protóny a neutróny majú veľmi blízko k rovnakú hmotnosť, môžete odvodiť, koľko neutrónov má atóm, odčítaním jeho atómového čísla (počtu protónov) od atómovej hmotnosti a zaokrúhlením vypnutý. Napríklad sodík (Na) je v periodickej tabuľke číslo 11 a má hmotnosť 22,99 atómových hmotnostných jednotiek (amu). Zaokrúhlením na 23 môžete potom vypočítať, že sodík musí mať 23 - 11 = 12 neutrónov.
Zo všetkého vyššie uvedeného môžete zistiť, že atómy sa stávajú ťažšími pri pohybe zľava doprava a zhora nahor dole v tabuľke, ako je čítanie stránky v knihe, na ktorej je každé nové slovo len o niečo väčšie ako predchádzajúce slovo.
Prvky môžu existovať ako tuhé látky, kvapaliny alebo plyny v pôvodnom stave. Uhlík (C) je príkladom tuhej látky; ortuť (Hg), ktorá sa nachádza v „starých“ teplomeroch, je kvapalina; a vodík (H) existuje ako plyn. Môžu byť zoskupené pomocou periodickej tabuľky do kategórií na základe ich fyzikálnych vlastností. Jeden pohodlný spôsob, ako ich rozdeliť, je na kovy a nekovy. Kovy zahŕňajú šesť podtypov, zatiaľ čo nekovy obsahujú iba dva. (Bór, arzén, kremík, germánium, antimón, telúr a astatín sa považujú za metaloidy.)
Periodická tabuľka obsahuje 18 stĺpcov, aj keď nie každý možný priestor v každom stĺpci je obsadený. Prvý úplný riadok, to znamená prvá inštancia všetkých 18 stĺpcov obsahujúcich prvok, sa začína prvkom číslo 19 (K alebo draslík) a končí sa číslom 36 (Kr alebo kryptón). Na prvý pohľad sa to zdá byť nepríjemné, ale zaisťuje to, že atómy majú podobné vlastnosti väzobné správanie a ďalšie premenné zostávajú v ľahko identifikovateľných riadkoch, stĺpcoch alebo iných skupinách v rámci stôl.
Aké sú rôzne typy atómov?
Izotopy sú rôzne atómy, ktoré majú rovnaké atómové číslo, a sú teda rovnakým prvkom, ale majú rôzny počet neutrónov. Líšia sa preto svojou atómovou hmotnosťou. Viac informácií o izotopoch sa nachádza v nasledujúcej časti.
Chovanie pri väzbe je jedným z rôznych kritérií, podľa ktorých je možné separovať atómy. Napríklad šesť prirodzene sa vyskytujúcich prvkov v stĺpci 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) sa nazýva vzácne plyny pretože sú v podstate nereaktívne s inými prvkami; pripomína to, ako sa za starých čias členovia šľachtických tried nemiešali so spoločným ľudom.
Kovy možno rozdeliť do šiestich typov (alkalické, alkalické zeminy, prechodné, post prechodné a aktinoidy a lantanoidy). Všetky spadajú do osobitných oblastí v periodickej tabuľke. Väčšina prvkov sú nejaké kovy, ale 17 nekovov obsahuje niektoré známejšie atómy, vrátane kyslíka, dusíka, síry a fosforu, ktoré sú všetky nevyhnutné pre život.
Čo sú zlúčeniny a molekuly?
Zlúčenina je vyrobená z jedného alebo viacerých prvkov. Napríklad voda je zlúčenina. Môžete však tiež nechať rozpustiť jeden alebo viac prvkov alebo zlúčenín v inej, tekutej zlúčenine (zvyčajne vo vode), ako je cukor rozpustený vo vode. Toto je príklad riešenia, pretože molekuly v rozpustenej látke (rozpustená pevná látka) sa neviažu na molekuly rozpustenej látky (ako je voda, etanol alebo čo máte).
Najmenšia jednotka zlúčeniny sa nazýva molekula. Vzťah atómov k prvkom odráža vzťah medzi molekulami a zlúčeninami. Ak máte kúsok čistého sodíka, prvku, a zmenšíte ho na najmenšiu možnú veľkosť, zostane atóm sodíka. Ak máte zbierku čistého chloridu sodného (kuchynská soľ; NaCl) a zredukujte ho na najmenšie množstvo, ktoré dokáže prijať pri zachovaní všetkých svojich fyzikálnych a chemických vlastností, zostane vám molekula chloridu sodného.
Čo sú hlavné prvky?
10 najhojnejších prvkov na Zemi tvorí asi 99 percent hmotnosti všetkých prvkov nachádzajúcich sa na celej planéte vrátane atmosféry. Samotný kyslík (O) predstavuje 46,6 percenta hmotnosti Zeme. Kremík (Si) predstavuje 27,7 percenta, zatiaľ čo hliník (Al) kontroluje 8,1 percenta a železo (Fe) 5,0 percenta. Nasledujúce štyri najpočetnejšie zastúpené všetky existujú ako elektrolyty v ľudskom tele: vápnik (Ca) s 3,6%, sodík (Na) s 2,8%, draslík (K) s 2,6% a horčík (Mg) s 2,1%.
Prvky nachádzajúce sa v značnom množstve vo viditeľnej forme alebo prvky, ktoré sú iba notoricky známe, možno v istom zmysle považovať za hlavné prvky. Keď sa pozriete na čisté zlato, či už je to drobná vločka alebo veľká tehla (druhá je nepravdepodobná!), Pozeráte sa na jeden prvok. Ten kus zlata by sa stále považoval za zlato, aj keď by tu zostal až na jediný atóm. Na druhej strane, ako poznamenáva NASA, zlatá minca môže mať asi 20 000 000 000 000 000 000 (20 septiliónov) atómov zlata v závislosti od veľkosti mince.
Čo sú izotopy?
An izotop je variantom atómu, rovnakým spôsobom je Doberman Pinscher variantom psa. Jedna dôležitá vlastnosť daného typu atómu, ktorú si pamätáte, je, že jeho atómové číslo, a teda počet protónov, ktoré obsahuje, sa nemôže meniť. Preto, ak majú atómy prichádzať vo variantoch, musí byť táto variácia výsledkom rozdielov v počte neutrónov.
Väčšina prvkov má jediný stabilný izotop, čo je forma, v ktorej sa prvok najčastejšie nachádza. Niektoré prvky však existujú prirodzene ako zmes izotopov. Napríklad železo (Fe) tvorí asi 5 845 percent 54Fe, 91,754 percenta z 56Fe, 2,119 percenta 57Fe a 0,282 percenta 58Fe. Horné indexy na ľavej strane od skratiek prvkov označujú počet protónov plus neutróny. Pretože atómové číslo železa je 26, vyššie uvedené izotopy majú 28, 30, 31 a 32 neutrónov.
Všetky izotopy daného atómu majú rovnaké chemické vlastnosti, čo znamená, že ich väzbové správanie je rovnaké. Ich fyzikálne vlastnosti, ako sú ich hmotnosti, teploty varu a teploty topenia, sú rôzne a sú prostriedkom používaným na ich rozlíšenie.