ატომური სტრუქტურის განმარტება

კანდელა როციო ბარბისანი | იან. 2022
ქიმიური ინჟინერი

Მიხედვით Პერიოდული ცხრილი, დაახლოებით 118 სხვადასხვა სახის ატომია, რომლებიც ერთად დაჯგუფებისას ქმნიან მოლეკულებს. ატომის სტრუქტურა შეისწავლეს სხვადასხვა მეცნიერებმა, სანამ არ მივაღწიეთ იმას, რასაც ახლა კრიტერიუმად ვიღებთ. ზოგადი, ანუ ატომი შედგება ორი კარგად დიფერენცირებული ზონისგან: ბირთვული და დამატებითი ზონა. ბირთვული.

ბირთვული ზონა იქმნება დადებითი მუხტით (პროტონები) და ნეიტრალური მუხტებით (ნეიტრონები), რის გამოც იგი შეადგენს თითქმის 99,99%-ს. ატომური მასა მიუხედავად იმისა, რომ აქვს შემცირებული ზომა 10-12 სმ. შიგნით ნაწილაკებს ერთმანეთთან აკავშირებს ბირთვული ძალები, ძალიან ძლიერი ძალები, რომლებიც წარმოშობს Ბირთვული ენერგია.

მიუხედავად იმისა, რომ აქვს ყველაზე დაბალი ატომური მასა, ექსტრაბირთვული ზონა იკავებს 99,99% -ს. მოცულობა ატომის, და ის უარყოფითად დამუხტულია, როგორც მასპინძელი ზონა ელექტრონებისთვის, რომლებიც უწყვეტია მოძრაობა განუსაზღვრელი ვადით.

როდესაც ატომი ნეიტრალურია, ელექტრონებისა და პროტონების რაოდენობა ტოლია. ახლა, როდესაც ატომი კარგავს ან იძენს ელექტრონებს, რჩება დადებითად ან უარყოფითად დამუხტული, წარმოიქმნება იონური სახეობები, რომელსაც ეწოდება კათიონები და ანიონები. მიღებული ან დაკარგული ელექტრონების რაოდენობის მიხედვით, მათ ენიჭებათ სახელი, მაგალითად, ალუმინის შემთხვევაში, რომელიც არის ლითონის რომელიც ქმნის დადებით იონს, რადგან ის კარგავს სამ ელექტრონს, მას სამვალენტიანი კატიონი ეწოდება.

თუ გადავხედავთ სუბატომური ნაწილაკების მასებს, დავინახავთ, რომ ისინი მსგავსია პროტონების და რიგით. ნეიტრონები, ხოლო ელექტრონებს აქვთ უფრო დაბალი მასა, ყველა მათგანი განსაზღვრულია პერიოდულ ცხრილში The ერთეული "უმას". "uma" ნიშნავს "ატომური მასის ერთეულს" და განისაზღვრება, როგორც ნახშირბადის ატომური მასის მეთორმეტე, საცნობარო სიდიდის დასადგენად. თავის მხრივ, იგი განისაზღვრება, როგორც შემდეგი ეკვივალენტობა:

1 ამუ = 1,66 x 10^-24 გრამი

თუ სიდიდის ბრძანებებს გადავხედავთ, ისინი ხვდებიან, რომ ეს არის პატარა და შეუმჩნეველი მნიშვნელობა ადამიანის ხედვისთვის. ასე რომ, ელემენტის ატომური მასის წაკითხვისას, მაგალითად, ჰელიუმის შემთხვევაში ვხედავთ, რომ ის არის 4,002602 ამუ ან, იგივე, 6,64x10-24 გრამი.

ელემენტის ატომური სტრუქტურის განსაზღვრისას ჩვენ ვგულისხმობთ ორ ცნობილ რიცხვს, რომლებიც საშუალებას გვაძლევს სწრაფად ამოვიცნოთ ატომი, რომელსაც ვასახელებთ. ეს რიცხვებია: ატომური რიცხვი და მასის რიცხვი.

ატომური რიცხვი ან "Z" წარმოადგენს პროტონების რაოდენობას, რომლებიც ატომს აქვს ბირთვში. როგორც უკვე ვთქვით, თუ ატომი ნეიტრალურია, „Z“ ასევე შეესაბამება ელექტრონების რაოდენობას დამატებით ბირთვულ ზონაში. მისი ნომრის "Z"-ის წყალობით ჩვენ შეგვიძლია ვიპოვოთ ის პერიოდულ ცხრილში, რაც მას გარკვეული თვისებების სერიას მისცემს. რაც შეეხება მასურ რიცხვს ან "A"-ს, ეს ეხება პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობას, რომლებიც ატომს აქვს ბირთვში. ზოგადად, ორივე რიცხვი გამოიხატება შემდეგნაირად:

სადაც X წარმოადგენს სიმბოლო დან ქიმიური ელემენტი.

მიუხედავად იმისა, რომ გარკვეული "X", "Z" უნიკალურია, "A" შეიძლება განსხვავდებოდეს იზოტოპების არსებობის გამო.

იზოტოპები არის ერთი და იგივე ელემენტის ატომები, რომლებიც განსხვავდებიან ნეიტრონების რაოდენობით. აქედან გამომდინარე, მათ შეიძლება ჰქონდეთ იგივე "Z", ანუ პროტონების იგივე რაოდენობა, მაგრამ არა იგივე "A", რადგან ნეიტრონები განსხვავდება ერთმანეთისგან.

ბუნებაში იზოტოპების მრავალი მაგალითია, ყველაზე გავრცელებულია ნახშირბადის იზოტოპები. ერთი და იგივე ელემენტისთვის არის შემდეგი ატომური სტრუქტურები:

როგორც ვხედავთ, თითოეულ მათგანში ნეიტრონების რაოდენობა იცვლება. ყველა სახეობა ინარჩუნებს ექვს პროტონს, პირველს აქვს 5 ნეიტრონი, მეორეს 6, მესამეს 7 და ბოლო 8. იზოტოპიდან გამომდინარე, გამოყენება განისაზღვრება. მაგალითად, იზოტოპი Carbon-13 ბუნებაში ყველაზე ნაკლებად ხელმისაწვდომია, მიუხედავად იმისა, რომ ფიზიკურად სტაბილურია. Carbon-14 არის რადიოაქტიური იზოტოპი ამ სფეროში და გრაფიტი დღეს ერთ-ერთი ყველაზე სასარგებლო იზოტოპია.