Kaj je odvisno od števila elektronov v atomu?

Že dolgo časa so mnoge lastnosti snovi ostale skrivnost raziskovalcem. Zakaj nekatere snovi odlično vodijo električno energijo, medtem ko druge ne? Zakaj se železo postopoma razgrajujejo pod vplivom ozračja, plemenite kovine pa so že tisoče let odlično ohranjene? Na veliko vprašanj smo odgovorili, ko se je oseba seznanila s strukturo atoma: njeno strukturo, številom elektronov na vsaki plasti elektronov. Poleg tega je obvladovanje celo samih temeljev strukture atomskih jeder odprlo novo obdobje za svet.

Od katerih elementov je elementarna opeka, zgrajena iz snovi, kako se medsebojno komunicirajo, kaj se lahko naučimo od tega?

Struktura atoma v predstavitvi sodobne znanosti

Trenutno je večina znanstvenikov nagnjena k spoštovanju planetarnega modela strukture snovi. Po tem modelu je središče vsakega atoma jedro, majhno pa je celo v primerjavi z atomom (to je deset tisočkrat manjše od celotnega atoma). Toda masa jedra ni tako. Skoraj celotna masa atoma je koncentrirana v jedru. Jedro se zaračunava pozitivno.

Okoli jedra se elektroni vrtijo v različnih orbitih, ne krožnih, kot v primeru planetov sončnega sistema, ampak v volumetričnih (krogih in obsežnih osmih). Število elektronov v atomu je numerično enako naboju jedra. Toda za ogled elektronov kot delca, ki se giblje vzdolž poti, je zelo težko.

Njena orbita je majhna, hitrost pa je skoraj kot svetlobni snop, zato je pravilneje, da bi elektron skupaj z orbito obravnaval kot nekakšno negativno napolnjeno kroglo.

Člani Atomske družine

Vsi atomi so sestavljeni iz treh sestavnih elementov: protonov, elektronov in nevtronov.

Proton je glavni gradbeni material jedra. Njegova teža je enaka atomski enoti (masa atomov vodika) ali 1,67 ∙ 10^-27 kg v sistemu SI. Delec je pozitivno napolnjen in njegov polnitev velja kot enotnost v sistemu elementarnih električnih nabojev.

Nevtron je protonski dvojček po masi, vendar sploh ni napolnjen.

Dva delca, našteta zgoraj, imenujemo nuklidi.

Elektron je v nasprotju z protonom (osnovni naboj je minus-1). Toda tu je bila težina elektronov črpana, njegova masa je le 9,12 ∙ 10^-31 kg, kar je skoraj 2000 krat lažji od protonskega ali nevtronskega.

Kako so "videli"

Kako je bilo možno ugotoviti strukturo atoma, tudi če najnaprednejša tehnična sredstva ne dovoljujejo in v kratkem času ne omogočajo pridobivanja slik svojih sestavnih delcev. Kako so znanstveniki poznali število protonov, nevtronov in elektronov v jedru in njihovi lokaciji?

Predpostavka planske razporeditve atomov je bila izvedena na podlagi rezultatov bombardiranja tankih kovinskih folij z različnimi delci. Na sliki je jasno razvidno, kako različni elementarni delci komunicirajo s snovjo.

Število elektronov, ki so prešle skozi kovine, je bilo v poskusih enako nič. To je preprosto pojasnjeno: negativno napolnjeni elektroni odbijajo elektronske lupine iz kovine, ki imajo tudi negativen naboj.

Protitelesni nosilec (polnjenje +) je skozi folijo prešel, vendar s "izgubami". Del je bil odganjen iz jedrih, ulovljenih na poti (verjetnost takih zadetkov je zelo majhna), del se je oddaljeval od izvirne poti, ki je preletal blizu enega izmed jeder.

Najbolj "učinkoviti" v smislu premagovanja kovine so bili nevtroni. Nevtralno nabita delca je bila izgubljena le v primeru neposrednega trka z jedrom snovi, 99,99% nevtronov je varno prešlo skozi debelino kovin. Mimogrede, velikost jeder teh ali drugih kemičnih elementov se lahko izračuna natančno na podlagi števila nevtronov na vhodu in ne izhoda.

Na podlagi pridobljenih podatkov je bila izdelana prevladujoča teorija strukture snovi, ki uspešno razlaga večino vprašanj.

Kaj in koliko

Število elektronov v atomu je odvisno od redne številke. Torej, v atomu navadnega vodika je samo en proton. V orbiti se vrti en elektron. Naslednji element periodične tabele - helij je malo bolj zapleten. Njegovo jedro sestoji iz dveh protonov in dveh nevtronov in ima torej atomsko maso 4.

Ker se število redov poveča, se poveča velikost in masa atoma. Redna številka kemijskega elementa v periodni tabeli ustreza jedrskemu naboru (število protonov v njem). Število elektronov v atomu je enako številu protonov. Tako ima svinčeni atom (redna številka 82) v njegovem jedru 82 protone. Na orbitih okoli jedra je 82 elektronov. Za izračun števila nevtronov v jedru zadostuje, da odštevamo število protonov iz atomske mase:

207 - 82 = 125.

Zakaj je vedno petdeset in petdeset

Vsak sistem v našem vesolju si prizadeva za stabilnost. To se nanaša na atom, to je izraženo v njegovi nevtralnosti. Če za trenutek zamislimo, da imajo vsi atomi v vesolju brez izjeme različno velikost različnih velikosti z različnimi znaki, si lahko predstavljamo, kakšen bi bil kaos na svetu.

Toda ker je število protonov in elektronov v atomu enako, je končna obremenitev vsake "opeke" nič.

Število atomov v atomu je neodvisna količina. Poleg tega imajo lahko atomi istega kemijskega elementa drugačno število teh delcev z ničelno polnitvijo. Primer:

• 1 proton + 1 elektron + 0 nevtronov = vodik (atomska masa 1);
• 1 proton + 1 elektron + 1 nevtron = devterij (atomska masa 2);
• 1 proton + 1 elektron + 2 nevtronov = tritij (atomska masa 3).

V tem primeru se število elektronov v atomu ne spremeni, atom ostane nevtralen, njegova masna sprememba. Takšne spremembe kemijskih elementov se običajno imenujejo izotopi.

Ali je atom vedno nevtralen?

Ne, ne vedno je število elektronov v atomu enako številu protonov. Če atom ne bi mogel nekaj časa "odstraniti" elektron, ne bi bilo tako galvansko. Na atomu, kot na kateri koli stvari, lahko delate.

Pod vplivom dovolj močnega električnega polja od zunanje plasti atoma lahko odide en ali več elektronov. V tem primeru delec snovi preneha biti nevtralen in se imenuje ion. Lahko se premika v plinskem ali tekočem okolju, nosi električni naboj iz ene elektrode v drugo. Tako se shranjuje električni naboj v baterijah, na površini drugih pa so na voljo tudi najfinije folije, izdelane iz ene kovine (pozlačenje, srebro, kromiranje, nikliranje itd.).

Število elektronov je tudi nestabilno pri kovinskih prevodnikih električnega toka. Elektroni zunanjih plasti, kot je, hodijo od atoma do atoma, ki prevažajo električno energijo vzdolž vodnika.