Ми пояснюємо, що таке атом і як складається кожна з його частин. Також, його історія, дослідження про це і що таке молекула.
Що таке атом?
Найменша одиниця, яка становить матерія.
Слово атом походить від давньогрецької (атом, «Без поділу») і був придуманий першими філософами для теорії про склад речей, тобто елементарних частинок всесвіту. З тих пір, з появою с атомні моделі, спосіб їх уявлення сильно змінився, оскільки атомна модель змінювала попередню протягом століть, поки ми не досягли тієї, яку використовуємо сьогодні.
Атоми мають властивості хімічний елемент які складають і, у свою чергу, елементи організовані та класифіковані відповідно до їх атомні номери, електронна конфігурація та хімічні властивості в Періодична таблиця елементів.
Один і той самий хімічний елемент може складатися з різних атомів одного класу, тобто з однаковим атомним номером (кільк. протони що кожен атом має в елементі), хоча їх атомні маси різні.
Наприклад, існують різні атоми одного і того ж елемента, які відрізняються за кількістю нейтронів, і їх називають ізотопами, репрезентативним випадком є ізотопи елемента Карбону (12C, 13C, 14C). Отже, кожен атом належить до одного хімічного елемента чи ні, залежно від його кількості протонів, тож атоми з однаковою кількістю протонів належать до одного хімічного елемента.
Як утворений атом?
Атоми складаються з ядра та одного або кількох електронів (які мають негативний заряд) навколо нього. Ядро складається з частинок, які називаються протонами і нейтронами. Протони заряджені позитивно, а нейтрони нейтральні. Сукупність протонів і нейтронів називається нуклонами.
Протони і електрони притягуються один до одного електромагнітною силою (взаємодія заряджених частинок з електричним і магнітним полями), тоді як протони і нейтрони притягуються один до одного ядерною силою (сила, яку відчувають тільки частинки, що входять до складу атомне ядро).
Як поєднуються атоми?
Атоми можуть поєднуватися один з одним, утворюючи хімічні зв'язки, що відбувається, коли вони так чи інакше поділяють свої електрони. Хімічні зв'язки можуть бути ковалентний, іонний Ю металевий, що створює ковалентні молекулярні сполуки, іонні мережі або металеві сполуки (хоча важливо уточнити, що жоден хімічний зв’язок не є абсолютно ковалентним або іонним). Таким чином атоми можуть об’єднуватися в утворення молекули простий, як Вода, а також формувати макромолекул складний як білок, ДНК Ю РНК.
Хоча атоми відрізняються один від одного завдяки конфігурації їхніх частинок, вірно також те, що всі атоми одного елемента абсолютно ідентичні: атоми водню в сонце Вони такі ж, як ті, з яких складається наше тіло, а атоми вуглецю в тілі собаки ідентичні тим, з яких складається алмаз. Різниця полягає в тому, як атоми об’єднуються, утворюючи різні хімічні сполуки, які утворюють органи та системи органів у живі істоти, матеріали, створені в промисловість, і вся матерія, з якої складається Всесвіт.
Частини атома
Атоми складаються з двох основних частин:
- Ядро. Близько 99,94% маси атома зосереджено в ядрі, де знаходяться протони і нейтрони (які разом називаються «нуклонами»), об’єднані сильними ядерними силами, що не дає протонам відштовхуватися один від одного, маючи однакові електричні заряд.
- Атомні орбіталі. Орбіталі описують область простору, що оточує атомне ядро, в якій ймовірність знайти електрон дуже висока. Ці області мають різні форми, які отримуються в результаті розв’язування стаціонарного рівняння Шредінгера. Ервін Шредінгер був австрійським ученим, який розробив це рівняння в 1925 році для розрахунку еволюції субатомної частинки, наприклад, електронів. Таким чином, електрони утворюють навколо ядра своєрідну «хмару», яка представлена формою атомних орбіталей. З іншого боку, кожній атомній орбіталі відповідає певне значення енергії для електронів, тому вони організовані відповідно до їх енергетичних значень. На наступному малюнку показані форми перших атомних орбіталей:
Історія атома
Першим, хто сформулював ідею існування атомів, був грецький філософ Демокріт (с.V-VI до н.е.) із суто уявних домислів (як тоді розуміли науку).
Його дослідженнями займалися пізніші філософи, такі як Левкіп і Епікур, але під час середньовічні, затьмарений креаціоністським поясненням світу, яке приписувало все Богові.
Нам довелося чекати до 1773 року, коли французький хімік Антуан де Лавуазьє постулював свою теорію про нетворення або руйнування матерії (вона лише трансформує) або Закон збереження маси, що дозволило Джону Дальтону сформулювати першу сучасну атомну теорію в 1804 році.
Послідовні вчені с фізичний і хімія їх надихнула його робота, щоб запропонувати кращі та складніші системи для розуміння фундаментальних частинок матерії. Згодом були запропоновані нові атомні моделі аж до найбільш використовуваних сьогодні.
Сучасна прийнята структура походить від експерименти Резерфорда в 1911 році разом з формулюваннями Нільса Бора, Шредінгера і Гейзенберга.
Молекула
Молекула відома як об’єднання двох або більше атомів через хімічні зв’язки для утворення більш складної та електрично нейтральної структури. Хімічні зв'язки можуть бути ковалентними або іонними.
Молекули можуть складатися з атомів одного хімічного елемента, наприклад, молекули кисню (O2), або з атомів різних хімічних елементів, наприклад, молекули глюкози. Одноатомні гази, наприклад гелій (He), також вважаються молекулами.