Az atomszerkezet áttekintése
Az atomok protonoknak, neutronoknak és elektronoknak nevezett részecskékből állnak, amelyek az atomok tömegéért és töltéséért felelősek.
Tanulási célok
Tárgyalja az atom elektronikus és szerkezeti tulajdonságait
Főbb tanulságok
Főbb pontok
- Az atom két területből áll: az atommagból, amely az atom közepén található, és protonokat és neutronokat tartalmaz, valamint az atom külső területéből, amely az atommag körül keringő elektronokat tartja.
- A protonok és a neutronok tömege megközelítőleg azonos, körülbelül 1,67 × 10-24 gramm, amit a tudósok egy atomi tömegegységként (amu) vagy egy Daltonként határoznak meg.
- Minden elektron negatív töltése (-1) megegyezik a proton pozitív töltésével (+1).
- A neutronok az atommagban található töltés nélküli részecskék.
Főbb fogalmak
- atom: A lehető legkisebb anyagmennyiség, amely még megőrzi kémiai elemként való azonosságát, és egy elektronokkal körülvett atommagból áll.
- Proton: Pozitív töltésű szubatomi részecske, amely az atommag részét képezi, és meghatározza az elem atomszámát. Tömege 1 amu.
- neutron: Egy atom magjának részét képező szubatomi részecske. Nincs töltése. Tömege megegyezik a protonéval, illetve tömege 1 amu.
Az atom az anyag legkisebb egysége, amely megőrzi egy elem összes kémiai tulajdonságát. Az atomok molekulákká egyesülnek, amelyek aztán kölcsönhatásba lépve szilárd anyagokat, gázokat vagy folyadékokat alkotnak. A víz például hidrogén- és oxigénatomokból áll, amelyek egyesülve vízmolekulákat alkotnak. Számos biológiai folyamat célja, hogy a molekulákat alkotó atomjaikra bontja, hogy azok hasznosabb molekulává állhassanak össze.
Atomi részecskék
Az atomok három alapvető részecskéből állnak: protonokból, elektronokból és neutronokból. Az atom magja (középpontja) tartalmazza a protonokat (pozitív töltésűek) és a neutronokat (töltés nélküliek). Az atom legkülső régióit elektronhéjnak nevezzük, és ezek tartalmazzák az elektronokat (negatív töltésűek). Az atomok különböző tulajdonságokkal rendelkeznek az alaprészecskék elrendeződése és száma alapján.
A hidrogénatom (H) csak egy protont, egy elektront és egy neutront tartalmaz. Ezt az elem atomszámának és tömegszámának segítségével lehet meghatározni (lásd az atomszámokról és tömegszámokról szóló fogalmat).
Az atom szerkezete: Az elemek, mint például az itt ábrázolt hélium, atomokból állnak. Az atomok protonokból és neutronokból állnak, amelyek az atommagban helyezkednek el, az elektronok pedig az atommagot körülvevő pályákon.
Atomi tömeg
A protonok és a neutronok tömege megközelítőleg azonos, körülbelül 1,67 × 10-24 gramm. A tudósok ezt a tömegmennyiséget egy atomi tömegegységként (amu) vagy egy daltonként határozzák meg. Bár tömegük hasonló, a protonok pozitív töltésűek, míg a neutronok töltés nélküliek. Ezért az atomban lévő neutronok száma jelentősen hozzájárul az atom tömegéhez, de a töltéséhez nem.
Az elektronok tömege sokkal kisebb, mint a protonoké, mindössze 9,11 × 10-28 gramm, vagyis az atomtömegegység 1/1800-ának felel meg. Ezért nem járulnak hozzá nagymértékben egy elem teljes atomtömegéhez. Az atomtömeg vizsgálatakor szokás figyelmen kívül hagyni az elektronok tömegét, és az atom tömegét csak a protonok és neutronok száma alapján számítják ki.
Az elektronok nagyban hozzájárulnak az atom töltéséhez, mivel minden elektron negatív töltése megegyezik a proton pozitív töltésével. A tudósok ezeket a töltéseket “+1”-ként és “-1”-ként határozzák meg. Egy töltés nélküli, semleges atomban az atommag körül keringő elektronok száma megegyezik az atommagban lévő protonok számával. Ezekben az atomokban a pozitív és negatív töltések kioltják egymást, így az atomnak nincs nettó töltése.
| 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: Hasonlítsd össze az elektronok viselkedését más töltött részecskék viselkedésével, hogy felfedezd az elektronok tulajdonságait, például a töltést és a tömeget.
Az atomok térfogata
A protonok, neutronok és elektronok méretét figyelembe véve az atom térfogatának nagy része – több mint 99 százaléka – valójában üres tér. Ennek az üres térnek ellenére a szilárd tárgyak nem csak úgy átmennek egymáson. Az összes atomot körülvevő elektronok negatív töltésűek, és az atomok taszítják egymást, megakadályozva, hogy az atomok ugyanazt a teret foglalják el. Ezek a molekulák közötti erők megakadályozzák, hogy átessen egy olyan tárgyon, mint a széked.
Interaktív: Építsünk egy atomot: Építs egy atomot protonokból, neutronokból és elektronokból, és nézd meg, hogyan változik az elem, a töltés és a tömeg. Ezután játssz egy játékot, hogy teszteld az ötleteidet!