הגדרה של מבנה אטומי

לפי טבלה מחזורית, ישנם כ-118 סוגים שונים של אטומים שכאשר הם מקובצים יחד, יוצרים מולקולות. מבנה האטום נחקר על ידי מדענים שונים עד שהגענו למה שאנו רואים כעת כקריטריון. כללי, כלומר אטום מורכב משני אזורים מובחנים היטב: האזור הגרעיני והאזור הנוסף גַרעִינִי.

האזור הגרעיני נוצר מהמטען החיובי (פרוטונים) ומטענים ניטרליים (נייטרונים), וזו הסיבה שהוא מהווה כמעט 99.99% מהאזור הגרעיני מסה אטומית למרות גודל מופחת של 10-12 ס"מ. החלקיקים בפנים מוחזקים יחד על ידי כוחות גרעיניים, כוחות חזקים מאוד שמולידים אנרגיה גרעינית.

למרות המסה האטומית הנמוכה ביותר, האזור החוץ-גרעיני תופס 99.99% מהשטח כרך של האטום, והוא טעון שלילי בהיותו אזור המארח עבור אלקטרונים, שנמצאים ברציפות תְנוּעָה ללא הגבלת זמן.

כאשר האטום הוא ניטרלי, מספר האלקטרונים והפרוטונים אמורים להיות שווה. כעת, כאשר אטום מאבד או צובר אלקטרונים, ונשארים בעלי מטען חיובי או שלילי, נוצרים מינים יוניים הנקראים קטיונים ואניונים. בהתאם למספר האלקטרונים שנרכשו או אבדו, הם מקבלים שם, למשל, במקרה של אלומיניום, שהוא

מַתֶכֶת שיוצר יון חיובי, מכיוון שהוא מאבד שלושה אלקטרונים, זה נקרא קטיון תלת ערכי.

אם נסתכל על המסות של החלקיקים התת-אטומיים היינו רואים שהם דומים בסדר הפרוטונים נויטרונים ואילו לאלקטרונים יש מסה נמוכה יותר, כולם מוגדרים בטבלה המחזורית ב ה יחידה של "אומה". "אומה" פירושו "יחידת מסה אטומית" ומוגדר כשתים עשרה מהמסה האטומית של פחמן, כדי לקבוע גודל ייחוס. בתורו, היא מוגדרת כמקבילות הבאה:

1 amu = 1.66 x 10^-24 גרם

אם נסתכל על סדרי הגודל, הם מבינים שזהו ערך זעיר ובלתי מורגש לראייה האנושית. אז כשקוראים את המסה האטומית של יסוד, למשל, במקרה של הליום אנחנו רואים שהיא 4.002602 אמו או, מה שזה אותו הדבר, 6.64x10-24 גרם.

כאשר מגדירים את המבנה האטומי של יסוד אנו מתייחסים לשני מספרים ידועים המאפשרים לנו לזהות במהירות את האטום שאנו קוראים לו. המספרים הללו הם: המספר האטומי ומספר המסה.

המספר האטומי או "Z" מייצג את מספר הפרוטונים שיש לאטום בגרעין שלו. כפי שאמרנו קודם, אם האטום הוא ניטרלי, "Z" מתאים גם למספר האלקטרונים באזור הגרעיני הנוסף. הודות למספרו "Z" נוכל לאתר אותו בטבלה המחזורית, שתעניק לו סדרה של תכונות מסוימות. לגבי מספר המסה או "A" זה מתייחס למספר הפרוטונים והנייטרונים שיש לאטום בגרעין שלו. באופן כללי, שני המספרים באים לידי ביטוי באופן הבא:

כאשר X מייצג את סֵמֶל שֶׁל יסוד כימי.

למרות שעבור "X" מסוים, "Z" הוא ייחודי, "A" יכול להשתנות עקב קיומם של איזוטופים.

איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד הנבדלים זה מזה במספר הנייטרונים. לכן, יכול להיות שיש להם אותו "Z", כלומר, אותו מספר של פרוטונים, אבל לא אותו "A" מכיוון שהנייטרונים משתנים מאחד לשני.

ישנן דוגמאות רבות לאיזוטופים בטבע, הנפוצות ביותר הן האיזוטופים של פחמן. ישנם המבנים האטומיים הבאים עבור אותו יסוד:

כפי שאנו יכולים לראות, בכל אחד מהם, מספר הנייטרונים משתנה. כל המינים משמרים שישה פרוטונים בעוד שלראשון יש 5 נויטרונים, השני 6, השלישי 7 והאחרון 8. בהתאם לאיזוטופ הוא שהשימוש נקבע. לדוגמה, האיזוטופ Carbon-13 הוא הפחות זמין בטבע למרות היותו יציב פיזית. פחמן-14 הוא איזוטופ רדיואקטיבי בעל יישומים בתחום זה והגרפיט הוא אחד האיזוטופים השימושיים ביותר כיום.

נושאים במבנה אטומי