Součásti Atomu
Subatomární částice,
i Když slovo atom původně označuje částice, které nemohou být nakrájíme na menší částice, v moderní vědecké využití „atom“ se skládá z různých subatomární částice. Základní částice atomu se skládají z elektronu, protonu a pro jiné atomy než vodík-1 neutronu.,
elektron je zdaleka nejméně masivní těchto částic na 9,11×10-31 kg, s negativní elektrický náboj a velikost, která je tak malé, jak být v současné době nesmírné. Protony mají kladný náboj a hmotnost 1,836 násobek hmotnosti elektronu při 1,67×10-27 kg, i když změny atomové vazebné energie to mohou snížit. Neutrony nemají elektrický náboj a mají volnou hmotnost 1,839 krát hmotnost elektronů. Neutrony a protony mají srovnatelné rozměry-řádově 2,5×10-15 m – i když „povrch“ těchto částic není příliš ostře definován.,
oba protony a neutrony jsou nyní považovány za složené z ještě elementárních částic, nazývaných kvarky. Kvark tvoří jednu ze dvou základních složek hmoty, druhou je lepton, jehož příkladem je elektron. Existuje šest různých druhů kvarků, a každý má frakční elektrický náboj +2/3 nebo -1/3. Protony se skládají ze dvou kvarků nahoru a jednoho kvarku dolů, zatímco neutron se skládá z jednoho kvarku nahoru a dvou kvarků dolů., Kvarky jsou drženy pohromadě silnou jadernou silou, zprostředkovanou elementárními částicemi zvanými gluony.
Jádro
Všechny váže protony a neutrony v atom tvoří husté, masivní atomové jádro, a jsou souhrnně nazývají nukleony. I když kladný náboj protonů způsobuje jim, aby se navzájem odpuzují, jsou povinni spolu s neutrony o krátké pohybovala atraktivní potenciál tzv. zbytkovou silnou silou., Poloměr jádra je přibližně roven fm, kde a je celkový počet nukleonů. To je mnohem menší než poloměr atomu, který je řádově 105 fm.
atomy stejného prvku mají stejný počet protonů, nazývaných atomové číslo. V rámci jednoho prvku, počet neutronů se může lišit, stanovení izotopu tohoto prvku. Počet neutronů vzhledem k protonům určuje stabilitu jádra, přičemž některé izotopy procházejí radioaktivním rozpadem kvůli slabé síle.,
počet protonů a neutronů v atomovém jádru lze upravit, i když to může vyžadovat velmi vysoké energie, protože silná síla. Jaderná fúze nastává, když se další protony nebo neutrony srazí s jádrem. Jaderné štěpení je opačný proces, což způsobuje, že jádro emituje určité množství nukleonů-obvykle radioaktivním rozpadem. Jádro může být také modifikováno bombardováním subatomárními částicemi s vysokou energií nebo fotony., V takových procesech, které mění počet protonů v jádru, se atom stává atomem jiného chemického prvku.
fúze dvou jader, které mají nižší atomová čísla než železo a nikl je exotermický proces, který uvolňuje více energie, než je nutné přivést je dohromady. Právě tento proces uvolňování energie činí jadernou fúzi ve hvězdách soběstačnou reakcí. Čistá ztráta energie z fúzní reakce také znamená, že hmotnost roztavených jader je nižší než kombinovaná hmotnost jednotlivých jader., Uvolněná energie (E) je popsána vzorcem ekvivalence hmoty a energie Alberta Einsteina, E= mc2, kde m je hmotnostní ztráta a c je rychlost světla.
hmotnost jádra je menší než součet hmotností jednotlivých částic. Rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami je vazebná energie jádra. Je to energie, která je emitována, když se jednotlivé částice spojí a vytvoří jádro. Vazebná energie na nukleon se zvyšuje se zvyšujícím se atomovým počtem, dokud není dosaženo železa nebo niklu., U těžších jader začíná vazebná energie klesat. To znamená, že fúzní procesy s jádry, které mají vyšší atomová čísla, jsou endotermickým procesem. Tato masivnější jádra nemohou podstoupit fúzní reakci produkující energii, která může udržet hydrostatickou rovnováhu hvězdy. Nakonec, při dostatečně vysokých atomových číslech, se vazebná energie stává zápornou, což vede k nestabilnímu jádru.
Elektronový oblak
elektrony tvoří mnohem větší elektronový oblak obklopující jádro., Tyto elektrony jsou vázány na protony v jádru elektromagnetickou silou. Počet elektronů spojených s atomem se nejsnadněji mění v důsledku nižší energie vazby elektronů.
Atomy jsou elektricky neutrální, pokud mají stejný počet protonů a elektronů. Atomy, které mají buď deficit, nebo přebytek elektronů, se nazývají ionty. Elektrony, které jsou nejdále od jádra, mohou být přeneseny na jiné blízké atomy nebo sdíleny mezi atomy., Tímto mechanismem jsou atomy schopné vázat se na molekuly a jiné typy chemických sloučenin, jako jsou iontové a kovalentní síťové krystaly.
Každý elektron v atomu existuje v určitém energetickém stavu a v charakteristické oblasti jádra, který je definován atomový orbital. Tato matematická funkce popisuje vlnové chování elektronu v určitém kvantovém stavu. Elektron může změnit svůj stav na vyšší energetické úrovni tím, že absorbuje foton s dostatečnou energií, aby zvýšit ji do nového kvantového stavu., Stejně tak prostřednictvím spontánní emise může elektron ve vyšším energetickém stavu klesnout do nižšího energetického stavu a zároveň vyzařovat přebytečnou energii jako foton. Tyto charakteristické energetické hodnoty, definované rozdíly v energiích kvantových stavů, jsou zodpovědné za atomové spektrální čáry.
tvar elektronového obalu.
zpět na začátek stránky