Přehled struktury atomu
Atomy se skládají z částic zvaných protony, neutrony a elektrony, které jsou zodpovědné za hmotnost a náboj atomů.
Cíle výuky
Probrat elektronické a strukturní vlastnosti atomu
Klíčové poznatky
Klíčové body
- Atom se skládá ze dvou oblastí: jádra, které je ve středu atomu a obsahuje protony a neutrony, a vnější oblasti atomu, v níž se na oběžné dráze kolem jádra nacházejí elektrony.
- Protony a neutrony mají přibližně stejnou hmotnost, asi 1,67 × 10-24 gramů, což vědci definují jako jednu atomovou hmotnostní jednotku (amu) nebo jeden dalton.
- Každý elektron má záporný náboj (-1), který se rovná kladnému náboji protonu (+1).
- Neutrony jsou nenabité částice nacházející se uvnitř jádra.
Klíčové pojmy
- atom: Nejmenší možné množství hmoty, které si stále zachovává svou identitu chemického prvku a skládá se z jádra obklopeného elektrony.
- proton: Kladně nabitá subatomární částice tvořící část jádra atomu a určující atomové číslo prvku. Váží 1 amu.
- neutron: Subatomární částice tvořící část jádra atomu. Nemá žádný náboj. Má stejnou hmotnost jako proton nebo váží 1 amu.
Atom je nejmenší jednotka hmoty, která si zachovává všechny chemické vlastnosti prvku. Atomy se spojují do molekul, které pak vzájemnou interakcí vytvářejí pevné látky, plyny nebo kapaliny. Například voda se skládá z atomů vodíku a kyslíku, které se spojily a vytvořily molekuly vody. Mnoho biologických procesů se věnuje rozkladu molekul na jednotlivé atomy, aby mohly být znovu složeny do užitečnější molekuly.
Atomové částice
Atomy se skládají ze tří základních částic: protonů, elektronů a neutronů. Jádro (střed) atomu obsahuje protony (kladně nabité) a neutrony (bez náboje). Vnější oblasti atomu se nazývají elektronové obaly a obsahují elektrony (záporně nabité). Atomy mají různé vlastnosti podle uspořádání a počtu svých základních částic.
Atom vodíku (H) obsahuje pouze jeden proton, jeden elektron a žádné neutrony. To lze určit pomocí atomového čísla a hmotnostního čísla prvku (viz pojem o atomových číslech a hmotnostních číslech).
Struktura atomu: Prvky, jako je zde zobrazené helium, se skládají z atomů. Atomy se skládají z protonů a neutronů umístěných v jádře a elektronů v orbitalech obklopujících jádro.
Hmotnost atomu
Protony a neutrony mají přibližně stejnou hmotnost, asi 1,67 × 10-24 gramů. Vědci toto množství hmotnosti definují jako jednu atomovou hmotnostní jednotku (amu) nebo jeden dalton. Přestože mají podobnou hmotnost, protony jsou kladně nabité, zatímco neutrony nemají žádný náboj. Proto se počet neutronů v atomu významně podílí na jeho hmotnosti, ale nikoli na jeho náboji.
Elektrony mají mnohem menší hmotnost než protony, váží pouze 9,11 × 10-28 gramů, tedy asi 1/1800 atomové hmotnostní jednotky. Proto se na celkové atomové hmotnosti prvku příliš nepodílejí. Při posuzování atomové hmotnosti je zvykem hmotnost všech elektronů ignorovat a hmotnost atomu vypočítat pouze na základě počtu protonů a neutronů.
Elektrony se významně podílejí na náboji atomu, protože každý elektron má záporný náboj rovný kladnému náboji protonu. Vědci tyto náboje definují jako „+1“ a „-1“. V nenabitém, neutrálním atomu se počet elektronů obíhajících kolem jádra rovná počtu protonů uvnitř jádra. V těchto atomech se kladné a záporné náboje vzájemně ruší, což vede k tomu, že atom nemá žádný čistý náboj.
| Protons, Neutrons, and Electrons | |||
|---|---|---|---|
| Charge | Mass (amu) | Location | |
| Proton | +1 | 1 | nucleus |
| Neutron | 0 | 1 | nucleus |
| Electron | −1 | 0 | orbitals |
Both protons and neutrons have a mass of 1 amu and are found in the nucleus. However, protons have a charge of +1, and neutrons are uncharged. Electrons have a mass of approximately 0 amu, orbit the nucleus, and have a charge of−1.
Exploring Electron Properties:
Objem atomů
Při zohlednění velikosti protonů, neutronů a elektronů tvoří většinu objemu atomu – více než 99 % – ve skutečnosti prázdný prostor. Navzdory tomuto prázdnému prostoru se pevné objekty mezi sebou jen tak neprocházejí. Elektrony, které obklopují všechny atomy, jsou záporně nabité a způsobují, že se atomy navzájem odpuzují a brání atomům, aby zaujímaly stejný prostor. Tyto mezimolekulární síly zabraňují tomu, abyste propadli skrz objekt, jako je vaše židle.
Interaktivní: Sestavte atom: Sestavte atom z protonů, neutronů a elektronů a sledujte, jak se mění prvek, náboj a hmotnost. Pak si zahrajte hru a vyzkoušejte své nápady!