Atomok
Tények, összefoglaló & Definíció
- Az atomok az anyag legkisebb egységei, amelyek molekulákká állnak össze
- Protonokat, neutronokat tartalmaznak, és elektronokat
- Az atom több mint 99%-a üres tér, de az elektronok taszítják az atomokat
- A protonok száma az atomban meghatározza az atom számát
- A protonok és neutronok száma határozza meg az atom tömegét
Mik az atomok?
Az atomok az anyag legkisebb egysége (valami, ami fizikailag megfogható), amely megtartja egy elem összes kémiai tulajdonságát. Összekapcsolódva molekulákat alkotnak (amelyek viszont szilárd anyagokat, gázokat és folyadékokat alkotnak).
Atomi részecskék
Az atomok három alapvető részecskéből állnak. Ezek az elektronok, a protonok és a neutronok – ezeket együttesen szubatomi részecskéknek nevezik.
Az atommag protonokat (amelyek pozitív töltésű részecskék) és neutronokat (amelyeknek nincs töltésük) egyaránt tartalmaz. Ezeket a protonokat és neutronokat együttesen nukleonoknak nevezzük, és a maradék erős erőnek nevezett erő köti össze őket. A neutronok száma a protonok számához viszonyítva segít meghatározni az atommag stabilitását.
A magot elektronhéjak veszik körül, amelyek az elektronokat (negatív töltésű részecskéket) tartalmazzák. Az atom tulajdonságai az összes részecskéinek számától és elrendeződésétől függnek.
Az elektronok a legkisebb szubatomi részecskék (túl kicsik ahhoz, hogy a tudósok számára jelenleg rendelkezésre álló technikákkal mérhetőek legyenek), és negatív töltéssel rendelkeznek. Ellenkező elektromos töltésük miatt kötődnek az atommaghoz. Ha egy atomnak az atomszámánál több vagy kevesebb elektronja van, akkor az atom töltötté válik, és ionnak nevezzük – ha az atomnak több elektronja van, az atom negatívabbá válik; ha az atomnak kevesebb elektronja van, az atom pozitívabbá válik. Az elektronoknak nincs belső szerkezetük, ezért elemi részecskéknek nevezik őket.
A protonok pozitív töltéssel rendelkeznek, és 1836-szor nehezebbek, mint egy elektron. A protonok száma egy atomban megegyezik az atomszámmal. Minden proton két up kvarkból és egy down kvarkból áll – ezek egyfajta elemi részecskék. A kvarkokat egy erős kölcsönhatásnak nevezett erő tartja össze – ezt az erős kölcsönhatást gluonok (egy másik típusú elemi részecske) közvetítik.
A neutronok a legnehezebb szubatomi részecskék, és 1839-szer nehezebbek, mint egy elektron. Egyáltalán nem rendelkeznek töltéssel. Minden neutron egy up kvarkból és két down kvarkból áll.
A lenti kép az atom szerkezetét mutatja. Látható az atommag és az elektronhéjak:
Atomi tömeg
A protonok és a neutronok tömege azonos, 1,67 × 10-24 gramm – a tudósok ezt a mennyiséget általában egy daltonnal határozzák meg. Míg tömegük hasonló, a neutronoknak nincs töltésük (míg a protonoknak van). Ez azt jelenti, hogy a neutronok nagymértékben hozzájárulnak egy atom tömegéhez, de a töltéséhez nem.
Az elektronok sokkal kisebbek, és csak 9,11 × 10-28 grammot nyomnak – ez azt jelenti, hogy nem járulnak hozzá jelentősen egy atom tömegéhez, de a töltése miatt igen.
Az alábbi táblázat az atomban található összes részecske elhelyezkedését, tömegét és töltését mutatja.
Atomi térfogat
Az atom több mint 99%-a üres tér. Azonban az, hogy a tárgyak nem mennek csak úgy át egymáson, az elektronoknak köszönhető. Az egyes atomokat körülvevő elektronok negatív töltésűek, ezért taszítják egymást, amikor közel vásárolják őket. Ez megakadályozza, hogy az atomok ugyanazt a teret foglalják el egymással.
Atomszám
Az atomban lévő protonok száma határozza meg az atom számát – ezt általában Z-vel jelölik. Ez az érték soha nem változik, kivéve, ha az atommag valahogyan elbomlik, vagy ha az atommagot bombázzák (atomfizika). Például a szén atomszáma 6, mert 6 protonja van. Az atomszám segít megkülönböztetni az elemeket egymástól. Az atomban lévő elektronok száma mindig megegyezik a protonok számával – ez magyarázza, hogy az atomoknak miért nincs össztöltése.
Tömegszám
Az atomban lévő protonok és neutronok összesített száma határozza meg az atom tömegszámát – ezt általában A-val jelölik. Az elektronokat általában figyelmen kívül hagyják az elektronok tömegének kiszámításakor, mivel tömegük annyira elhanyagolható. Egy elem neutronjainak számát a következő egyenlet segítségével számolhatod ki:
tömegszám – protonok száma = neutronok száma
Az azonos elem izotópjai azonos atomszámmal, de eltérő tömegszámmal rendelkeznek – ez azért van, mert különböző számú neutronjuk lehet. A legtöbb elemnek számos természetesen előforduló izotópja van. Azt is tudnod kell, hogy egy elem atomtömege megegyezik az összes izotópja relatív gyakoriságának átlagával. Például a szénnek három izotópja van, de mivel a szén-12 alkotja az összes szén mintegy 99%-át – ezért a szén atomtömege 12.
További olvasmányok
http://www.chem4kids.com/files/atom_structure.html
https://www.livescience.com/37206-atom-definition.html
http://www2.open.ac.uk/openlearn/periodictablephase2/atom.html
https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Atomelmélet/Izotópok
.