Overview of Atomic Structure
Atomy składają się z cząstek zwanych protonami, neutronami i elektronami, które są odpowiedzialne za masę i ładunek atomów.
Cele nauczania
Przedyskutuj elektroniczne i strukturalne właściwości atomu
Kluczowe wnioski
Kluczowe punkty
- Atom składa się z dwóch regionów: jądra, które jest w centrum atomu i zawiera protony i neutrony oraz zewnętrznego regionu atomu, który utrzymuje elektrony na orbicie wokół jądra.
- Protony i neutrony mają w przybliżeniu taką samą masę, około 1.67 × 10-24 gramów, którą naukowcy definiują jako jedną atomową jednostkę masy (amu) lub jeden Dalton.
- Każdy elektron ma ładunek ujemny (-1) równy ładunkowi dodatniemu protonu (+1).
- Neutrony są nienaładowanymi cząstkami znajdującymi się w jądrze.
Kluczowe pojęcia
- Atom: Najmniejsza możliwa ilość materii, która nadal zachowuje swoją tożsamość jako pierwiastek chemiczny, składająca się z jądra otoczonego przez elektrony.
- proton: Dodatnio naładowana cząstka subatomowa stanowiąca część jądra atomu i określająca liczbę atomową pierwiastka. Waży 1 amu.
- neutron: Cząstka subatomowa tworząca część jądra atomu. Nie ma ładunku. Ma masę równą masie protonu lub waży 1 amu.
An atom jest najmniejszą jednostką materii, która zachowuje wszystkie właściwości chemiczne pierwiastka. Atomy łączą się, tworząc cząsteczki, które następnie oddziałują ze sobą, tworząc ciała stałe, gazy lub ciecze. Na przykład, woda składa się z atomów wodoru i tlenu, które połączyły się, tworząc cząsteczki wody. Wiele procesów biologicznych jest poświęconych rozbijaniu cząsteczek na ich atomy składowe, aby mogły być ponownie złożone w bardziej użyteczne cząsteczki.
Cząsteczki atomowe
Atomy składają się z trzech podstawowych cząsteczek: protonów, elektronów i neutronów. Jądro (środek) atomu zawiera protony (dodatnio naładowane) i neutrony (bez ładunku). Najbardziej zewnętrzne obszary atomu nazywane są powłokami elektronowymi i zawierają elektrony (naładowane ujemnie). Atomy mają różne właściwości w zależności od rozmieszczenia i liczby ich podstawowych cząstek.
Atom wodoru (H) zawiera tylko jeden proton, jeden elektron i żadnych neutronów. Można to określić za pomocą liczby atomowej i liczby masowej pierwiastka (patrz pojęcie o liczbach atomowych i liczbach masowych).
Struktura atomu: Pierwiastki, takie jak przedstawiony tutaj hel, zbudowane są z atomów. Atomy składają się z protonów i neutronów znajdujących się w jądrze, z elektronami na orbitalach otaczających jądro.
Masa atomowa
Protony i neutrony mają w przybliżeniu taką samą masę, około 1,67 × 10-24 grama. Naukowcy definiują tę ilość masy jako jedną atomową jednostkę masy (amu) lub jeden Dalton. Mimo podobnej masy, protony są naładowane dodatnio, podczas gdy neutrony nie mają ładunku. Dlatego liczba neutronów w atomie przyczynia się znacząco do jego masy, ale nie do jego ładunku.
Elektrony mają znacznie mniejszą masę niż protony, ważą tylko 9,11 × 10-28 gramów, czyli około 1/1800 jednostki masy atomowej. Dlatego nie wnoszą one wiele do ogólnej masy atomowej pierwiastka. Kiedy rozważa się masę atomową, zwyczajowo ignoruje się masę elektronów i oblicza masę atomu na podstawie liczby samych protonów i neutronów.
Elektrony w znacznym stopniu przyczyniają się do ładunku atomu, ponieważ każdy elektron ma ładunek ujemny równy ładunkowi dodatniemu protonu. Naukowcy definiują te ładunki jako „+1” i „-1”. W nienaładowanym, neutralnym atomie, liczba elektronów krążących wokół jądra jest równa liczbie protonów wewnątrz jądra. W takich atomach ładunki dodatnie i ujemne znoszą się wzajemnie, co prowadzi do powstania atomu bez ładunku netto.
| 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: Porównaj zachowanie elektronów z zachowaniem innych naładowanych cząstek, aby odkryć właściwości elektronów, takie jak ładunek i masa.
Objętość atomów
Obliczając rozmiary protonów, neutronów i elektronów, większość objętości atomu – większa niż 99 procent – jest w rzeczywistości pustą przestrzenią. Pomimo całej tej pustej przestrzeni, obiekty stałe nie przechodzą przez siebie nawzajem. Elektrony, które otaczają wszystkie atomy, są naładowane ujemnie i powodują, że atomy odpychają się wzajemnie, uniemożliwiając atomom zajmowanie tej samej przestrzeni. Te siły międzycząsteczkowe zapobiegają upadkowi przez obiekt taki jak krzesło.
Interaktywne: Zbuduj atom: Zbuduj atom z protonów, neutronów i elektronów, i zobacz, jak zmienia się element, ładunek i masa. Następnie zagraj w grę, aby sprawdzić swoje pomysły!