Atomi 101: Mikä on atomi ja miten se toimii?

Atomi 101: Mikä on atomi ja miten se toimii?

Atomi 101: Mikä on atomi ja miten se toimii?

Atomi on aineen perusrakennusaine. Se koostuu ytimestä, joka on positiivisesti varautunut, ja kuoresta, joka sisältää negatiivisesti varautuneet elektronit. Atomirakenteet ovat ratkaisevia eri tieteenalojen, kuten kemian, fysiikan ja biologian, ymmärtämisessä. Tässä artikkelissa tarkastellaan perusteellisesti atomeja ja selvitetään kuinka ne toimivat.

Mikä on atomi?

Atomi on kemiallisen alkuaineen pienin yksikkö, jolla on kaikki alkuaineen ominaisuudet. Se koostuu kolmesta pääkomponentista: protoneista, neutroneista ja elektroneista. Protoneilla on positiivinen varaus, neutroneilla on neutraaleja ja elektroneilla on negatiivinen varaus.

Atomin ydin sijaitsee keskellä ja koostuu protoneista ja neutroneista. Protonien lukumäärä ytimessä määrittää kemiallisen alkuaineen, johon atomi kuuluu. Esimerkiksi vetyatomilla on yksi protoni, kun taas hiiliatomilla on kuusi protonia.

Elektronit kiertävät ydintä eri kuorissa tai eri energiatasoissa. Kukin näistä kuorista tai energiatasoista voi sisältää tietyn määrän elektroneja. Sisimmässä kuoressa voi olla enintään kaksi elektronia, seuraavaan jopa kahdeksan elektronia ja niin edelleen.

Miten atomi toimii?

Perusvoimat, jotka pitävät atomin yhdessä, ovat sähkömagneettinen voima ja ydinvoima. Sähkömagneettinen voima houkuttelee ytimen positiivisesti varautuneita protoneja atomikuoren negatiivisesti varautuneisiin elektroneihin. Samaan aikaan ytimen protonit hylkivät toisiaan, koska ne ovat kaikki positiivisesti varautuneita. Ydinvoima puolestaan ​​pitää protonit ja neutronit yhdessä ytimessä ja voittaa protonien välisen sähkömagneettisen repulsion.

Elektronit eivät ole kiinteillä kiertoradoilla ytimen ympärillä, vaan pikemminkin liikkuvat ytimen ympärillä, jota kutsutaan "kiertoradalla". Orbitaalia voidaan ajatella elektronin löytämisen todennäköisyysjakaumana tietystä kohdasta ytimen ympärillä.

Elektronien sijoittuminen energiatasoihin tapahtuu kvanttimekaniikan sääntöjen mukaisesti. Elektronit täyttävät sisimmän kuoren tai energiatasot ensin ennen kuin ne tulevat ulkokuoriin. Tätä konseptia kutsutaan "rakennusperiaatteeksi".

Usein kysytyt kysymykset

1. Mikä on atomiydin?

Atomiydin on atomin keskusosa, joka koostuu protoneista ja neutroneista. Se kantaa atomin positiivista varausta ja sisältää suurimman osan atomin massasta.

2. Missä elektronit ovat?

Elektronit ovat kuorissa tai energiatasoissa ytimen ympärillä. Jokainen kuori voi sisältää tietyn määrän elektroneja, ja sisäkuoret voivat pitää sisällään vähemmän elektroneja kuin ulkokuoret.

3. Miten atomit muodostuvat?

Atomit voidaan muodostaa eri tavoin. Yksi mahdollisuus on atomien muodostuminen kemiallisilla reaktioilla, joissa atomit vaihtavat tai jakavat elektroneja saavuttaakseen vakaat konfiguraatiot. Toinen mahdollisuus on ydinfuusio tai fissio, jossa atomeja syntyy tai hajoaa ydinreaktioissa.

4. Voidaanko atomeja tuhota?

Atomeja ei voida tuhota tai muuttaa toisiksi atomeiksi ilman ydinreaktioita tai hiukkaskiihdyttimiä. Normaaleissa kemiallisissa reaktioissa vain atomien väliset sidokset katkeavat tai muodostuvat, eivät itse atomit.

5. Mikä rooli atomeilla on kemiassa?

Atomilla on keskeinen rooli kemiassa, koska ne ovat molekyylien ja yhdisteiden perusrakennuspalikoita. Tapa, jolla atomit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, määrää aineiden ominaisuudet ja reaktiivisuuden.

6. Milloin atomimalli kehitettiin?

Atomimalli kehitettiin 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa. Useat tutkijat, kuten John Dalton, J.J. Thomson, Ernest Rutherford ja Niels Bohr osallistuivat atomimallin kehittämiseen tarjoamalla kokeellisia todisteita ja teoreettisia näkökohtia.

7. Miten atomit luokitellaan?

Atomit luokitellaan alkuaineiksi ytimessä olevien protonien määrän perusteella. On yli 100 eri alkuainetta, joista jokaisella on ainutlaatuinen määrä protoneja ja ainutlaatuinen kemiallinen reaktiivisuus.

8. Mikä on isotooppi?

Isotooppi on alkuaineen muunnos, joka eroaa ytimessä olevien neutronien lukumäärästä. Isotoopeilla on sama määrä protoneja ja siksi sama kemiallinen reaktiivisuus, mutta eri massaluvut.

Johtopäätös

Yhteenvetona voidaan todeta, että atomit ovat aineen perusrakennuspalikoita. Ne koostuvat positiivisesti varautuneesta ytimestä ja ytimen ympäri kiertävistä elektroneista. Sähkömagneettinen voima ja ydinvoima pitävät atomia yhdessä. Atomien ominaisuudet ja reaktiivisuus määräävät kemiallisten yhdisteiden ominaisuudet ja reaktiivisuuden. Atomien ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää kemian, fysiikan ja biologian tietämyksemme kannalta.