Översikt över atomstrukturen
Atomer består av partiklar som kallas protoner, neutroner och elektroner, som är ansvariga för atomernas massa och laddning.
Lärandemål
Diskutera de elektroniska och strukturella egenskaperna hos en atom
Nyckelresultat
Nyckelpunkter
- En atom består av två regioner: kärnan, som befinner sig i mitten av atomen och som innehåller protoner och neutroner, och atomens yttre region, som håller dess elektroner i en omloppsbana runt kärnan.
- Protoner och neutroner har ungefär samma massa, cirka 1,67 × 10-24 gram, vilket forskare definierar som en atommassenhet (amu) eller en Dalton.
- Varje elektron har en negativ laddning (-1) som är lika stor som protonens positiva laddning (+1).
- Neutroner är oladdade partiklar som finns i atomkärnan.
Nyckelbegrepp
- atom: Den minsta möjliga mängden materia som fortfarande behåller sin identitet som ett kemiskt element, bestående av en kärna omgiven av elektroner.
- Proton: Positivt laddad subatomär partikel som utgör en del av kärnan i en atom och som bestämmer atomnumret för ett grundämne. Den väger 1 amu.
- neutron: En subatomär partikel som utgör en del av kärnan i en atom. Den har ingen laddning. Den har samma massa som en proton eller väger 1 amu.
En atom är den minsta materienhet som behåller alla kemiska egenskaper hos ett grundämne. Atomer kombineras för att bilda molekyler, som sedan interagerar för att bilda fasta ämnen, gaser eller vätskor. Vatten består till exempel av väte- och syreatomer som har kombinerats för att bilda vattenmolekyler. Många biologiska processer ägnar sig åt att bryta ner molekyler till sina ingående atomer så att de kan sättas ihop igen till en mer användbar molekyl.
Atompartiklar
Atomerna består av tre grundläggande partiklar: protoner, elektroner och neutroner. Atomens kärna (centrum) innehåller protonerna (positivt laddade) och neutronerna (utan laddning). Atomens yttersta områden kallas elektronskal och innehåller elektronerna (negativt laddade). Atomer har olika egenskaper beroende på hur deras grundpartiklar är ordnade och hur många de är.
Väteatomen (H) innehåller endast en proton, en elektron och inga neutroner. Detta kan bestämmas med hjälp av grundämnets atomnummer och masstal (se begreppet om atomnummer och masstal).
En atoms struktur: Grundämnen, som t.ex. helium, som avbildas här, består av atomer. Atomer består av protoner och neutroner som befinner sig i kärnan, med elektroner i banor som omger kärnan.
Atomvikt
Protoner och neutroner har ungefär samma vikt, cirka 1,67 × 10-24 gram. Forskare definierar denna mängd massa som en atommassenhet (amu) eller en dalton. Även om massan är likartad är protoner positivt laddade, medan neutroner inte har någon laddning. Därför bidrar antalet neutroner i en atom avsevärt till dess massa, men inte till dess laddning.
Elektroner är mycket mindre i massa än protoner och väger endast 9,11 × 10-28 gram, eller ungefär 1/1800 av en atomär masseenhet. Därför bidrar de inte mycket till ett grundämnes totala atommassa. När man tar hänsyn till atommassa brukar man bortse från eventuella elektroners massa och beräkna atomens massa enbart utifrån antalet protoner och neutroner.
Elektroner bidrar i hög grad till atomens laddning, eftersom varje elektron har en negativ laddning som är lika stor som en protons positiva laddning. Forskare definierar dessa laddningar som ”+1” och ”-1”. I en oladdad, neutral atom är antalet elektroner som kretsar kring kärnan lika med antalet protoner i kärnan. I dessa atomer upphäver de positiva och negativa laddningarna varandra, vilket leder till en atom utan nettoladdning.
| 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: Jämför elektronernas beteende med andra laddade partiklars beteende för att upptäcka elektronernas egenskaper, t.ex. laddning och massa.
Atomernas volym
Om man räknar med storleken på protoner, neutroner och elektroner är större delen av volymen i en atom – mer än 99 procent – i själva verket tomt utrymme. Trots allt detta tomma utrymme passerar fasta föremål inte bara genom varandra. Elektronerna som omger alla atomer är negativt laddade och gör att atomer stöter bort varandra, vilket hindrar atomer från att uppta samma utrymme. Dessa intermolekylära krafter hindrar dig från att falla genom ett föremål som din stol.
Interaktivt: Bygg en atom: Bygg en atom av protoner, neutroner och elektroner och se hur grundämnet, laddningen och massan förändras. Spela sedan ett spel för att testa dina idéer!