Componente de Atom
particule Subatomice
Deși cuvântul atom notată inițial o particulă care nu poate fi tăiat în particule mai mici, in științifice moderne de utilizare „atom” este compus din diferite particule subatomice. Particulele de bază ale unui atom constau din electron, proton și, pentru alți atomi decât hidrogenul-1, neutronul.,
electronul este de departe cel mai puțin masiv dintre aceste particule la 9.11×10-31 kg, cu o sarcină electrică negativă și o dimensiune atât de mică încât este în prezent incomensurabilă. Protonii au o sarcină pozitivă și o masă de 1.836 ori mai mare decât cea a electronului, la 1.67×10-27 kg, deși schimbările de energie atomică de legare pot reduce acest lucru. Neutronii nu au sarcină electrică și au o masă liberă de 1,839 ori masa electronilor. Neutronii și protonii au dimensiuni comparabile-de ordinul a 2,5×10-15 m-deși „suprafața” acestor particule nu este foarte clar definită.,
atât protonii, cât și neutronii sunt acum considerați a fi compuși din particule și mai elementare, numite cuarci. Quark-ul formează unul dintre cei doi constituenți de bază ai materiei, celălalt fiind leptonul, din care electronul este un exemplu. Există șase tipuri diferite de cuarci și fiecare are o sarcină electrică fracționată de +2/3 sau -1/3. Protonii sunt compuși din două quark-uri în sus și un quark în jos, în timp ce un neutron constă dintr-un quark în sus și doi quark-uri în jos., Quarcii sunt ținuți împreună de forța nucleară puternică, mediată de particule elementare numite gluoni.
Nucleu
Toate legate de protoni și neutroni din atom alcătuiesc un dens, masiv nucleului atomic, și sunt denumite generic nucleoni. Deși sarcina pozitivă a protonilor îi determină să se respingă reciproc, ei sunt legați împreună cu neutronii printr-un potențial atractiv de scurtă durată numit forța reziduală puternică., Raza unui nucleu este aproximativ egală cu fm, unde A este numărul total de nucleoni. Aceasta este mult mai mică decât raza atomului, care este de ordinul a 105 fm.
atomii aceluiași element au același număr de protoni, numit numărul atomic. Într-un singur element, numărul de neutroni poate varia, determinând izotopul acelui element. Numărul de neutroni în raport cu protonii determină stabilitatea nucleului, cu anumiți izotopi supuși dezintegrării radioactive din cauza forței slabe.,
numărul de protoni și neutroni din nucleul atomic poate fi modificat, deși acest lucru poate necesita energii foarte mari din cauza forței puternice. Fuziunea nucleară are loc atunci când protoni sau neutroni suplimentari se ciocnesc cu nucleul. Fisiunea nucleară este procesul opus, determinând nucleul să emită o anumită cantitate de nucleoni-de obicei prin dezintegrarea radioactivă. Nucleul poate fi, de asemenea, modificat prin bombardament de particule subatomice de mare energie sau fotoni., În astfel de procese care schimbă numărul de protoni dintr-un nucleu, atomul devine un atom al unui element chimic diferit.
fuziunea a două nuclee care au mai mici numere atomice decât fierul și nichelul este un proces exoterm care eliberează mai multă energie decât este necesară pentru a le aduce împreună. Este acest proces de eliberare a energiei care face fuziunea nucleară în stele o reacție de auto-susținere. Pierderea netă de energie din reacția de fuziune înseamnă, de asemenea, că masa nucleelor topite este mai mică decât masa combinată a nucleelor individuale., Energia eliberată (E) este descrisă de Formula echivalenței masă-energie a lui Albert Einstein, E= mc2, unde m este pierderea de masă și c este viteza luminii.
masa nucleului este mai mică decât suma maselor particulelor separate. Diferența dintre aceste două valori este energia de legare a nucleului. Este energia care este emisă atunci când particulele individuale se reunesc pentru a forma nucleul. Energia de legare per nucleon crește odată cu creșterea numărului atomic până când se atinge fierul sau nichelul., Pentru nucleele mai grele, energia de legare începe să scadă. Asta înseamnă că procesele de fuziune cu nuclee care au un număr atomic mai mare este un proces endotermic. Aceste nuclee mai masive nu pot suferi o reacție de fuziune producătoare de energie care poate susține echilibrul hidrostatic al unei stele. În cele din urmă, la numere atomice suficient de mari, energia de legare devine negativă, rezultând un nucleu instabil.
norul de Electroni
electronii formează un mult mai mare de electroni din jurul nucleului., Acești electroni sunt legați de protonii din nucleu prin forța electromagnetică. Numărul de electroni asociați cu un atom este cel mai ușor schimbat, datorită energiei mai mici de legare a electronilor.
Atomii sunt electric neutri dacă au un număr egal de protoni și electroni. Atomii care au fie un deficit sau un surplus de electroni sunt numite ioni. Electronii care se află cel mai departe de nucleu pot fi transferați la alți atomi din apropiere sau împărțiți între atomi., Prin acest mecanism atomii sunt capabili să se lege în molecule și alte tipuri de compuși chimici, cum ar fi cristalele de rețea ionice și covalente.
fiecare electron dintr-un atom există la o anumită stare de energie într-o regiune caracteristică despre nucleul care este definit de un orbital atomic. Această funcție matematică descrie comportamentul de undă al electronului într-o anumită stare cuantică. Electronul își poate schimba starea la un nivel mai ridicat de energie prin absorbția unui foton cu suficientă energie pentru a-l stimula în noua stare cuantică., De asemenea, prin emisie spontană, un electron într-o stare de energie mai mare poate scădea la o stare de energie mai mică în timp ce radiază excesul de energie ca foton. Aceste valori energetice caracteristice, definite de diferențele dintre energiile stărilor cuantice, sunt responsabile pentru liniile spectrale atomice.
forma de nor electronic.
înapoi la partea de sus a paginii