Основна информация за структурата на атома: характеристики, характеристики и формула

Атомът е най-малката частица от химично вещество, способно да запази свойствата си. Думата "атом" идва от древногръцката "атома", което означава "неделима". . В зависимост от това колко и кои частици са в атома, можете да определите химическия елемент .

Накратко за структурата на атома

Как можем да опишем накратко основната информация за структурата на атома? Атомът е частица с едно ядро, което се зарежда позитивно. Около това ядро има негативно зареден облак от електрони. Всеки атом в нормалното му състояние е неутрален. Размерът на тази частица може да бъде напълно определен от размера на електронния облак, който заобикаля ядрото.

Самата сърцевина, от своя страна, също се състои от по-малки частици - протони и неутрони. Протоните са положително заредени. Неутроните не носят никаква такса. Протоните обаче, заедно с неутроните, се комбинират в една категория и се наричат нуклони. . Ако накратко е необходима основна информация за структурата на даден атом, тази информация може да бъде ограничена до изброените данни .

Първата информация за атома

За същото, че въпросът може да се състои от малки частици, древните гърци също подозират. Те вярвали, че всичко, което съществува, е съставено от атоми. Този възглед обаче е чисто философски и не може да бъде интерпретиран научно.

Първата основна информация за структурата на атома беше получена от английския учен Джон Далтън. Този изследовател е успял да открие, че два химически елемента могат да влязат в различни взаимоотношения и всяка такава комбинация би била ново вещество. Например, осем части от кислородния елемент генерират въглероден диоксид. Четири части на кислорода са въглероден окис.

През 1803 г. Далтън открива така наречения закон за множество отношения в химия. . Използвайки непреки измервания (тъй като след това не може да се разглежда атом под микроскопите), Далтън заключава относителната тежест на атомите .

Изследване от Ръдърфорд

Почти един век по-късно основната информация за структурата на атомите е потвърдена от друг английски химик Ърнест Ръдърфорд. Ученият предложи модел на електронната обвивка на най-малките частици.

По това време "Планетарният атомен модел" на Ръдърфорд е една от най-важните стъпки, които химията може да направи. Основната информация за структурата на атома показа, че тя е подобна на слънчевата система: електроните на частици се въртят около ядрото в строго определени орбити, точно както планетите правят.

Електронната обвивка на атомите и формулите на атомите на химическите елементи

Електронната обвивка на всеки от атомите съдържа точно толкова електрони, колкото и в протонното й ядро. Ето защо атомът е неутрален. През 1913 г. друг учен получава основна информация за структурата на атома. Формулата на Нилс Бор беше подобна на тази, която получи Ръдърфорд. Според неговата концепция, електроните също се въртят около ядрото, разположено в центъра. Бор завърши теорията на Ръдърфорд, въведоха хармония в своите факти.

Дори по това време са съставени формули на някои химични вещества. Например, схематично структурата на азотния атом се обозначава като 1s ² 2s ² 2p ³ , структурата на натриевия атом се изразява чрез формулата 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ¹ . Чрез тези формули можете да видите колко електрони се движат по всяка от орбитите на химическото вещество.

Моделът на Шрьодингер

Този атомен модел обаче също е остарял. Основната информация за структурата на атома, известна днес на науката, до голяма степен стана достъпна благодарение на изследването на австрийския физик Е. Шрьодингер.

Той предложи нов модел на своята структура - вълна. По това време учените вече са доказали, че електронът е надарен не само с природата на частицата, но притежава свойствата на вълната.

Моделите на Шрьодингер и Ръдърфорд обаче имат и общи разпоредби. Техните теории са подобни по това, че съществуват електрони на определени нива.

Такива нива се наричат също електронни слоеве. Използвайки номера на нивото, може да се характеризира електронната енергия. Колкото по-висок е слоят, толкова повече енергия има. Всички нива се броят от долу нагоре, така че нивото съответства на неговата енергия. Всеки от слоевете в електронната обвивка на атома има подложки. В този случай първото ниво може да има една подложка, втората - две, третата - три и т.н. (виж горните електронни формули на азот и натрий).

Дори по-малки частици

В момента, разбира се, дори по-малки частици са отворени от електрона, протона и неутрона. Известно е, че протонът се състои от кварки. Има дори още по-малки частици от Вселената - например неутрино, чийто размер е сто пъти по-малък от кварка и милиард пъти по-малък от протон.

Неутрините са толкова малка частица, че са 10 пъти септилион пъти по-малки от, например, тиранозавър. Самият тиранозавър е също толкова по-малък от цялата видима вселена.

Основна информация за структурата на атома: радиоактивност

Винаги е било известно, че никоя химическа реакция не може да трансформира един елемент в друг. Но в процеса на радиоактивно излъчване това се случва спонтанно.

Радиоактивността е способността на ядрените ядра да се трансформират в други ядра - по-стабилни. Когато хората имат основна информация за структурата на атомите, изотопите до известна степен могат да служат като въплъщение на мечтите на средновековните алхимици.

По време на разпадането на изотопите се излъчва радиоактивно излъчване. За първи път такова явление бе открито от Бекверел. Основната форма на радиоактивно излъчване е алфа разпад. С него се освобождава алфа частица. Съществува и бета разпад, при който бета-частицата се излъчва от ядрото на атома, съответно.

Естествени и изкуствени изотопи

Понастоящем са известни около 40 естествени изотопа. Повечето от тях се намират в три категории: уран-радий, торий и актиний. Всички тези изотопи могат да бъдат намерени в природата - в скали, почва, въздух. Но освен тях, има и хиляда изкуствено произведени изотопа, които се получават в ядрени реактори. . Много от техните изотопи се използват в медицината, особено в диагностиката .

Пропорциите вътре в атома

Ако си представите атом, чийто размер ще бъде сравним с размера на международен спортен стадион, тогава можете да получите визуално следните пропорции. Електроните на атома в такъв "стадион" ще бъдат разположени в самия връх на щандовете. Всеки от тях ще бъде по-малък от главата на щифта. След това сърцевината ще бъде разположена в центъра на това поле и размерът му няма да надхвърля размера на граховото зърно.

Понякога хората задават въпроса как изглежда атомът. Всъщност буквално не изглежда по никакъв начин - не поради причината, поради която в науката се използват недостатъчно добри микроскопи. Размерите на атома са в областите, където идеята за "видимост" просто не съществува.

Атомите имат много малки размери. Но колко малки са тези размери всъщност? Фактът е, че най-малкото, едва забележимо зърно на човешкото око съдържа около един квинтилион атоми.

Ако си представим един атом с такъв размер, който би могъл да се вмести в човешката ръка, тогава до него ще има вируси с дължина 300 метра. Бактериите ще имат дължина от 3 километра, а дебелината на човешка коса ще бъде равна на 150 километра. В легнало положение той може да премине границите на земната атмосфера. И ако тези пропорции бяха истински, тогава човешката коса можеше да достигне до луната на дължина. Тук той е такъв неспокоен и интересен атом, изследването на което учените продължават да учат до днес.