składniki atomu
cząstki subatomowe
chociaż słowo atom pierwotnie oznaczało cząstkę, której nie można pociąć na mniejsze cząstki, we współczesnym użyciu naukowym „atom” składa się z różnych cząstek subatomowych. Podstawowe cząstki atomu składają się z elektronu, protonu i, dla atomów innych niż wodór-1, neutronu.,
elektron jest zdecydowanie najmniej masywny z tych cząstek przy 9,11×10-31 kg, z ujemnym ładunkiem elektrycznym i rozmiarem, który jest tak mały, że jest obecnie niezmierzony. Protony mają ładunek dodatni i masę 1836 razy większą od elektronu, przy 1,67×10-27 kg, chociaż zmiany energii wiązania atomowego mogą to zmniejszyć. Neutrony nie mają ładunku elektrycznego i mają masę swobodną 1839 razy większą od masy elektronów. Neutrony i protony mają porównywalne wymiary-rzędu 2,5×10-15 m-chociaż „powierzchnia” tych cząstek nie jest zbyt ostro określona.,obecnie uważa się, że protony i neutrony składają się z jeszcze większej liczby cząstek elementarnych, zwanych kwarkami. Kwark tworzy jeden z dwóch podstawowych składników materii, drugim jest lepton, którego przykładem jest elektron. Istnieje sześć różnych rodzajów kwarków, a każdy z nich ma ułamkowy ładunek elektryczny wynoszący +2/3 lub -1/3. Protony składają się z dwóch kwarków górnych i jednego kwarka dolnego, podczas gdy neutron składa się z jednego kwarka górnego i dwóch kwarków dolnych., Kwarki są utrzymywane razem przez silną siłę jądrową, za pośrednictwem cząstek elementarnych zwanych gluonami.
jądro
wszystkie związane protony i neutrony w atomie tworzą gęste, masywne jądro atomowe i są zbiorczo nazywane nukleonami. Chociaż dodatni ładunek protonów powoduje, że się odpychają, są one połączone z neutronami krótkim potencjałem przyciągania, zwanym resztkową siłą silną., Promień jądra jest w przybliżeniu równy fm, gdzie A jest całkowitą liczbą nukleonów. Jest to znacznie mniejsze niż promień atomu, który jest rzędu 105 fm.
Atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów, zwaną liczbą atomową. W obrębie jednego pierwiastka liczba neutronów może być różna, określając izotop tego pierwiastka. Liczba neutronów w stosunku do protonów decyduje o stabilności jądra, a niektóre izotopy ulegają rozpadowi promieniotwórczemu z powodu słabej siły.,
liczba protonów i neutronów w jądrze atomowym może być modyfikowana, chociaż może to wymagać bardzo wysokich energii ze względu na dużą siłę. Fuzja jądrowa zachodzi, gdy dodatkowe protony lub neutrony zderzają się z jądrem. Rozszczepienie jądrowe jest procesem odwrotnym, powodującym, że jądro emituje pewną ilość nukleonów-zwykle w wyniku rozpadu promieniotwórczego. Jądro może być również modyfikowane poprzez bombardowanie przez wysokoenergetyczne cząstki subatomowe lub fotony., W takich procesach, które zmieniają liczbę protonów w jądrze, atom staje się atomem innego pierwiastka chemicznego.
fuzja dwóch jąder o mniejszej liczbie atomowej niż żelazo i nikiel jest procesem egzotermicznym, który uwalnia więcej energii niż jest wymagana do ich połączenia. To właśnie ten proces uwalniania energii sprawia, że fuzja jądrowa w gwiazdach jest reakcją samowystarczalną. Strata netto energii z reakcji termojądrowej oznacza również, że masa zespolonych jąder jest niższa niż łączna masa poszczególnych jąder., Energia uwolniona (E) jest opisana wzorem równoważności masy i energii Alberta Einsteina, E= mc2, gdzie m jest stratą masy, A c jest prędkością światła.
masa jądra jest mniejsza niż suma mas poszczególnych cząstek. Różnica między tymi dwoma wartościami jest energia wiązania jądra. Jest to energia, która jest emitowana, gdy poszczególne cząstki łączą się, tworząc jądro. Energia wiązania na nukleon wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej, aż do osiągnięcia żelaza lub niklu., W przypadku cięższych jąder energia wiązania zaczyna się zmniejszać. Oznacza to, że procesy fuzji z jądrami o wyższych liczbach atomowych są procesem endotermicznym. Te bardziej masywne jądra nie mogą przejść reakcji fuzji wytwarzającej energię, która może utrzymać równowagę hydrostatyczną Gwiazdy. W końcu, przy odpowiednio wysokich liczbach atomowych, energia wiązania staje się ujemna, co skutkuje niestabilnym jądrem.
Chmura elektronów
elektrony tworzą znacznie większy obłok elektronów otaczający jądro., Elektrony te są związane z protonami w jądrze przez siłę elektromagnetyczną. Liczba elektronów związanych z atomem jest najłatwiej zmieniać, ze względu na niższą energię wiązania elektronów.
Atomy są elektrycznie neutralne, jeśli mają taką samą liczbę protonów i elektronów. Atomy, które mają albo deficyt lub nadwyżkę elektronów, nazywane są jonami. Elektrony, które są najdalej od jądra mogą być przenoszone do innych pobliskich atomów lub dzielone między Atomy., Dzięki temu mechanizmowi atomy są w stanie wiązać się z cząsteczkami i innymi rodzajami związków chemicznych, takich jak kryształy sieci jonowej i kowalencyjnej.
każdy elektron w atomie występuje w określonym stanie energetycznym w charakterystycznym regionie wokół jądra, który jest określony przez orbital atomowy. Ta funkcja matematyczna opisuje falowe zachowanie elektronu w określonym stanie kwantowym. Elektron może zmienić swój stan na wyższy poziom energetyczny, pochłaniając Foton o wystarczającej energii, aby zwiększyć go do nowego stanu kwantowego., Podobnie, poprzez spontaniczną emisję, elektron w wyższym stanie energetycznym może spaść do niższego stanu energetycznego, emitując nadmiar energii jako Foton. Te charakterystyczne wartości energii, określone przez różnice w energiach stanów kwantowych, odpowiadają za atomowe linie widmowe.
kształt chmury elektronowej.
wróć na górę strony