Tabla de Contenidos
Ακόμα κι αν χρησιμοποιούσαμε τα πιο ικανά και ισχυρά μικροσκόπια για να δούμε μικροσκοπικά σωματίδια, τα άτομα είναι τόσο μικρά που η χρήση αυτών των μικροσκοπίων θα ήταν ανεπαρκής για να τα δούμε. Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης μπόρεσαν να συλλάβουν εικόνες κινούμενων ατόμων, για παράδειγμα δύο άτομα ρηνίου που ενώνονται για να σχηματίσουν ένα μόριο. Σε κάθε περίπτωση, αυτό που αποτυπώθηκε είναι πρακτικά «αγνώριστο», όπως φαίνεται στις τρεις τελευταίες αναφορές του άρθρου.
Επομένως, πειράματα για την ανακάλυψη της δομής και της συμπεριφοράς των ατόμων πρέπει να πραγματοποιηθούν με μεγάλους αριθμούς από αυτά. Από τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων, μπορούμε να προσπαθήσουμε να οικοδομήσουμε ένα υποθετικό μοντέλο ενός ατόμου που συμπεριφέρεται όπως το πραγματικό άτομο.
Τα μόρια αποτελούνται από ένα ή περισσότερα άτομα, ενωμένα με ομοιοπολικούς ή άλλους δεσμούς. Έτσι, τα άτομα μπορούν να αναπαρασταθούν με κύκλους με έναν πυρήνα στο κέντρο. Αυτός ο πυρήνας περιέχει πρωτόνια και νετρόνια. Επιπλέον, περιβάλλεται από μία ή περισσότερες εξωτερικές ζώνες που αντιπροσωπεύουν τα «φάκελα» ή «επίπεδα», τα οποία τεχνικά ονομάζονται ατομικά τροχιακά, στα οποία βρίσκονται τα ηλεκτρόνια που περιβάλλουν τον πυρήνα του ατόμου.
Χημικός ορισμός του ατόμου
Το άτομο είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός στοιχείου, το οποίο μπορεί να έχει ή να μην έχει ανεξάρτητη ύπαρξη αλλά που πάντα συμμετέχει σε μια χημική αντίδραση . Ένα άτομο ορίζεται επίσης ως η μικρότερη μονάδα που διατηρεί τις ιδιότητες ενός στοιχείου.
Από την άλλη πλευρά, όλα τα άτομα του ίδιου στοιχείου είναι πανομοιότυπα και διαφορετικά στοιχεία έχουν διαφορετικούς τύπους ατόμων . Τα άτομα, όταν αλληλεπιδρούν, παράγουν χημικές αντιδράσεις.
Πώς σχηματίζεται ένα άτομο;
Τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια είναι γνωστά ως υποατομικά σωματίδια. Αυτά τα σωματίδια είναι υπεύθυνα για το σχηματισμό ατόμων. Από κβαντικής σκοπιάς, τα απαριθμούμενα υποατομικά σωματίδια αποτελούνται με τη σειρά τους από άλλα ακόμη πιο στοιχειώδη, των οποίων η μελέτη αντιστοιχεί στη θεμελιώδη Φυσική. Τα νετρόνια και τα πρωτόνια έχουν περίπου την ίδια μάζα, ενώ η μάζα ενός ηλεκτρονίου είναι αμελητέα σε σύγκριση. Από την άλλη πλευρά, ενώ ένα ηλεκτρόνιο έχει αρνητικό φορτίο και ένα πρωτόνιο θετικό, ένα νετρόνιο δεν έχει φορτίο. Τώρα, ένα άτομο περιέχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων, και επομένως, ως σύνολο, ένα άτομο δεν έχει φορτίο.
Από την άλλη πλευρά, ο πυρήνας ενός ατόμου περιέχει μόνο πρωτόνια και νετρόνια, επομένως είναι θετικά φορτισμένος. Τα ηλεκτρόνια, από την πλευρά τους, καταλαμβάνουν την περιοχή του χώρου που περιβάλλει τον πυρήνα. Επομένως, το μεγαλύτερο μέρος της μάζας συγκεντρώνεται στον πυρήνα, που είναι το κέντρο του ατόμου. Ο πυρήνας περιέχει νετρόνια και πρωτόνια, τα οποία δίνουν στο άτομο τη μάζα του και τα θετικά του φορτία. Ένα νετρόνιο δεν έχει φορτίο και έχει μάζα που θεωρείται ενότητα.
Το πρωτόνιο φέρει ένα μόνο θετικό φορτίο και έχει επίσης μάζα 1. Έτσι, ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων ή των θετικών φορτίων στον πυρήνα. Από την άλλη πλευρά, υπάρχει το ατομικό βάρος ενός στοιχείου. Αυτό προσδιορίζεται προσθέτοντας τον συνολικό αριθμό πρωτονίων και νετρονίων στον πυρήνα (θυμηθείτε ότι η μάζα των ηλεκτρονίων είναι αμελητέα σε σύγκριση).
Αντίθετα, ένα ηλεκτρόνιο έχει ένα μόνο αρνητικό φορτίο. Για να έχει μηδενικό φορτίο το άτομο ενός στοιχείου, πρέπει να έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων με τα πρωτόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σε ζώνες (τροχιακά) γύρω από τον πυρήνα του ατόμου.
Πόσο μεγάλο είναι ένα άτομο;
Το μέγεθος ενός ατόμου είναι εξαιρετικά μικρό. Ένα στρώμα ατόμων τόσο παχύ όσο ένα λεπτό φύλλο χαρτιού αποτελείται από δισεκατομμύρια άτομα. Είναι αδύνατο να μετρηθεί το μέγεθος ενός απομονωμένου ατόμου επειδή, όπως δείχνει η κβαντική φυσική, είναι αδύνατο να εντοπιστούν με ακρίβεια οι θέσεις των ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τον πυρήνα.
Ωστόσο, είναι δυνατός ο υπολογισμός του μεγέθους ενός ατόμου υποθέτοντας ότι η απόσταση μεταξύ των γειτονικών ατόμων είναι η μισή της ακτίνας αυτού του ατόμου. Η ατομική ακτίνα συνήθως μετριέται σε νανόμετρα (nm):
1m = 10 9nm
Η ατομική θεωρία του Dalton
Η ατομική θεωρία του Dalton είναι μια επιστημονική θεωρία για τη φύση της ύλης που προτάθηκε από τον Άγγλο επιστήμονα John Dalton το 1808. Με αυτή τη θεωρία, ο Dalton καθιέρωσε ότι όλη η ύλη αποτελείται από μικρά, αδιαίρετα σωματίδια που ονομάζονται «άτομα».
Στη θεωρία που προτείνει ο Dalton, ο επιστήμονας προτείνει ότι όλες οι ουσίες αποτελούνται από άτομα και ότι τα άτομα είναι μονάδες που δεν μπορούν να διαιρεθούν ή να καταστραφούν. Αυτή η θεωρία προτείνει επίσης ότι, αν και όλα τα στοιχεία αποτελούνται από άτομα διαφορετικών μεγεθών και μαζών, όλα τα άτομα του ίδιου στοιχείου έχουν το ίδιο μέγεθος και μάζα.
Η ατομική θεωρία του Dalton έχει άλλα αξιώματα, αυτά υποδεικνύονται παρακάτω.
- Η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια που ονομάζονται άτομα.
- Τα άτομα είναι αδιαίρετα σωματίδια που δεν μπορούν να καταστραφούν ή να δημιουργηθούν με χημικές αντιδράσεις.
- Όλα τα άτομα ενός στοιχείου έχουν ταυτόσημες χημικές ιδιότητες και μάζες, ενώ τα άτομα διαφορετικών στοιχείων έχουν διαφορετικές χημικές ιδιότητες και μάζες.
- Τα άτομα συνδυάζονται σε μικρές ολόκληρες αναλογίες για να σχηματίσουν ενώσεις.
- Η ύλη είναι το παν στο περιβάλλον μας. Έχει βασικές δομικές και θεμελιώδεις μονάδες, ακριβώς άτομα.
Αυτή η θεωρία, το κλειδί για την κατανόηση της φύσης της ύλης, έχει αντικατασταθεί ευρέως από, μεταξύ άλλων, την κβαντική μηχανική. Ωστόσο, εξακολουθεί να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την κατανόηση των μακροσκοπικών ιδιοτήτων της ύλης και των περισσότερων φαινομένων που μελετά η Χημεία.
συμπέρασμα
Για να ολοκληρώσουμε την κατανόηση του τι είναι ένα άτομο, ας εξετάσουμε την έννοια της ύλης με ένα παράδειγμα.
Ας πάρουμε ένα βιβλίο παραμυθιών και ας αναλύσουμε τη δομή του. Το βιβλίο περιέχει πολλές σελίδες, κάθε σελίδα αποτελείται από παραγράφους και κάθε παράγραφος περιέχει πολλές προτάσεις. Κάθε πρόταση θα έχει τότε πολλές λέξεις και κάθε λέξη θα έχει χαρακτήρες, δηλαδή γράμματα.
Είναι ακριβώς η ίδια περίπτωση όταν εξετάζουμε την ύλη από τη σκοπιά της θεωρίας του Dalton, ότι μπορεί να χωριστεί σε μόρια, που είναι το μικρότερο πράγμα στο οποίο μπορεί να χωριστεί μια ουσία χωρίς να χάσει την ουσία της. Τα μόρια, με τη σειρά τους, αποτελούνται από έναν ή περισσότερους τύπους ατόμων. Τα άτομα, τα οποία είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός στοιχείου, αποτελούνται από υποατομικά σωματίδια: πρωτόνια, ηλεκτρόνια και νετρόνια.
Πηγές
- Leal, S. (2010). Σύνταγμα της ύλης .
- Molina, R. (σφ). το άτομο . Ινστιτούτο για τη Δομή της Ύλης.
- Πλανάς, Ο. (2013). Τι είναι ένα μόριο ;
- https://www.larazon.es/ciencia/20200131/fie2hkdhebefrgg67mcaht7fvy.html
- https://wp.icmm.csic.es › 2009/02 › seeing_atoms (pdf)
- https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-nitidez-imagen-atomos-alcanza-niveles-limite-20210521164505.html
