Aatom 101: mis on aatom ja kuidas see töötab?

Aatom 101: mis on aatom ja kuidas see töötab?

Aatom 101: mis on aatom ja kuidas see töötab?

Aatom on aine põhiline ehitusplokk. See koosneb positiivselt laetud tuumast ja kestast, mis sisaldab negatiivselt laetud elektrone. Aatomistruktuurid on otsustava tähtsusega erinevate teadusharude, näiteks keemia, füüsika ja bioloogia mõistmiseks. Selles artiklis vaatleme põhjalikult aatomeid ja uurime, kuidas need töötavad.

Mis on aatom?

Aatom on keemilise elemendi väikseim ühik, millel on kõik elemendi omadused. See koosneb kolmest põhikomponendist: prootonid, neutronid ja elektronid. Prootonitel on positiivne laeng, neutronitel on neutraalne ja elektronidel on negatiivne laeng.

Aatomi tuum asub keskel ja koosneb prootonitest ja neutronitest. Prootonite arv tuumas määrab keemilise elemendi, millesse aatom kuulub. Näiteks vesinikuaatomil on üks prooton, süsinikuaatomil aga kuus prootonit.

Elektronid tiirlevad ümber tuuma erinevatel kestadel või energiatasemetel. Need kestad või energiatasemed võivad igaüks hoida teatud arvu elektrone. Sisemine kest mahutab maksimaalselt kaks elektroni, järgmine kest kuni kaheksa elektroni jne.

Kuidas aatom töötab?

Põhilised jõud, mis aatomit koos hoiavad, on elektromagnetiline jõud ja tuumajõud. Elektromagnetiline jõud tõmbab positiivselt laetud prootoneid tuumas negatiivselt laetud elektronide poole aatomi kestas. Samal ajal tõrjuvad tuumas olevad prootonid üksteist, sest nad on kõik positiivselt laetud. Tuumajõud seevastu hoiab prootoneid ja neutroneid tuumas koos ning ületab prootonitevahelise elektromagnetilise tõukejõu.

Elektronid ei ole tuuma ümber fikseeritud orbiitidel, vaid pigem liiguvad tuuma ümbritseval alal, mida nimetatakse "orbitaaliks". Orbitaali võib käsitleda kui elektroni leidmise tõenäosuse jaotust kindlas kohas ümber tuuma.

Elektronide paigutus energiatasemetes toimub vastavalt kvantmehaanika reeglitele. Elektronid täidavad kõigepealt sisemised kestad või energiatasemed enne väliskestadesse sisenemist. Seda kontseptsiooni nimetatakse "ehituspõhimõtteks".

Korduma kippuvad küsimused

1. Mis on aatomituum?

Aatomituum on aatomi keskosa, mis koosneb prootonitest ja neutronitest. See kannab aatomi positiivset laengut ja sisaldab suuremat osa aatomi massist.

2. Kus on elektronid?

Elektronid asuvad kestades või tuuma ümbritsevatel energiatasemetel. Iga kest mahutab teatud arvu elektrone, kusjuures sisemised kestad suudavad hoida vähem elektrone kui väliskestad.

3. Kuidas tekivad aatomid?

Aatomeid saab moodustada erineval viisil. Üks võimalus on aatomite moodustumine keemiliste reaktsioonide kaudu, mille käigus aatomid vahetavad või jagavad elektrone, et saavutada stabiilsed konfiguratsioonid. Teine võimalus on tuumasüntees ehk lõhustumine, mille käigus tuumareaktsioonides tekivad või lagunevad aatomid.

4. Kas aatomeid saab hävitada?

Aatomeid ei saa hävitada ega muuta teisteks aatomiteks ilma tuumareaktsioone või osakeste kiirendajaid kasutamata. Tavalistes keemilistes reaktsioonides katkevad või tekivad ainult aatomitevahelised sidemed, mitte aatomid ise.

5. Millist rolli mängivad aatomid keemias?

Aatomid mängivad keemias keskset rolli, kuna need on molekulide ja ühendite põhilised ehitusplokid. Aatomite vastastikmõju määrab ainete omadused ja reaktsioonivõime.

6. Millal töötati välja aatomimudel?

Aatomimudel töötati välja 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses. Erinevad teadlased, nagu John Dalton, J.J. Thomson, Ernest Rutherford ja Niels Bohr aitasid kaasa aatomimudeli väljatöötamisele, pakkudes eksperimentaalseid tõendeid ja teoreetilisi kaalutlusi.

7. Kuidas aatomeid klassifitseeritakse?

Aatomid liigitatakse elementideks nende prootonite arvu järgi tuumas. Seal on üle 100 erineva elemendi, millest igaühel on ainulaadne arv prootoneid ja ainulaadne keemiline reaktsioonivõime.

8. Mis on isotoop?

Isotoop on elemendi variant, mis erineb tuumas olevate neutronite arvu poolest. Isotoopide prootonite arv ja seetõttu sama keemiline reaktsioonivõime, kuid erinevad massiarvud.

Järeldus

Kokkuvõttes on aatomid mateeria peamised ehitusplokid. Need koosnevad positiivselt laetud tuumast ja elektronidest, mis tiirlevad ümber tuuma. Elektromagnetiline jõud ja tuumajõud hoiavad aatomit koos. Aatomite omadused ja reaktsioonivõime määravad keemiliste ühendite omadused ja reaktsioonivõime. Aatomite mõistmine on meie keemia, füüsika ja bioloogia teadmiste jaoks ülioluline.