atomii sunt unitățile de bază ale materiei și structura definitorie a elementelor. Termenul „atom” provine din cuvântul grecesc pentru indivizibil, deoarece se credea odată că atomii erau cele mai mici lucruri din univers și nu puteau fi împărțiți. Știm acum că atomii sunt alcătuiți din trei particule: protoni, neutroni și electroni — care sunt compuși din particule și mai mici, cum ar fi quarcii.
atomii au fost creați după Big Bang-ul de acum 13,7 miliarde de ani., Pe măsură ce noul univers fierbinte și dens s-a răcit, condițiile au devenit potrivite pentru formarea quarcilor și a electronilor. Quarcii s-au reunit pentru a forma protoni și neutroni, iar aceste particule s-au combinat în nuclee. Toate acestea au avut loc în primele minute ale existenței Universului, potrivit CERN.a fost nevoie de 380.000 de ani pentru ca universul să se răcească suficient pentru a încetini electronii, astfel încât nucleele să-i poată capta pentru a forma primii atomi. Cei mai vechi atomi au fost în primul rând hidrogen și heliu, care sunt încă cele mai abundente elemente din univers, potrivit Jefferson Lab., Gravitația a făcut ca norii de gaz să se coaguleze și să formeze stele, iar atomii mai grei au fost (și sunt încă) creați în interiorul stelelor și trimiși în univers atunci când steaua a explodat (supernova).
particule atomice
protonii și neutronii sunt mai grei decât electronii și se află în nucleul din centrul atomului. Electronii sunt extrem de ușori și există într-un nor care orbitează nucleul. Norul de electroni are o rază de 10.000 de ori mai mare decât nucleul, potrivit Laboratorului Național Los Alamos.,protonii și neutronii au aproximativ aceeași masă. Cu toate acestea, un proton este de aproximativ 1,835 ori mai masiv decât un electron. Atomii au întotdeauna un număr egal de protoni și electroni, iar numărul de protoni și neutroni este de obicei același. Adăugarea unui proton la un atom face un element nou, în timp ce adăugarea unui neutron face un izotop, sau o versiune mai grea, a acelui atom.nucleul a fost descoperit în 1911 de către Ernest Rutherford, un fizician din Noua Zeelandă., În 1920, Rutherford a propus numele proton pentru particulele încărcate pozitiv ale atomului. El a teoretizat, de asemenea, că există o particulă neutră în nucleu, pe care James Chadwick, fizician britanic și student al lui Rutherford, a reușit să o confirme în 1932.practic, toată masa unui atom se află în nucleul său, conform Libretextelor chimice. Protonii și neutronii care alcătuiesc nucleul sunt aproximativ aceeași masă (protonul este puțin mai mic) și au același moment unghiular sau spin.,nucleul este ținut împreună de forța puternică, una dintre cele patru forțe de bază din natură. Această forță între protoni și neutroni depășește forța electrică respingătoare care altfel ar împinge protonii în afară, conform regulilor electricității. Unele nuclee atomice sunt instabile, deoarece forța de legare variază pentru diferiți atomi în funcție de dimensiunea nucleului. Acești atomi se vor descompune apoi în alte elemente, cum ar fi carbonul-14 care se descompune în azot-14.
Protoni
Protonii sunt particule încărcate pozitiv găsit în nucleele atomice. Rutherford le-a descoperit în experimente cu tuburi catodice care au fost efectuate între 1911 și 1919. Protonii sunt aproximativ 99,86% la fel de masivi ca neutronii. numărul de protoni dintr-un atom este unic pentru fiecare element. De exemplu, atomii de carbon au șase protoni, atomii de hidrogen au unul și atomii de oxigen au opt. Numărul de protoni dintr-un atom este denumit numărul atomic al acelui element., Numărul de protoni determină, de asemenea, comportamentul chimic al elementului. Elementele sunt aranjate în tabelul Periodic al elementelor în ordinea creșterii numărului atomic.trei quark — uri alcătuiesc fiecare proton-două quark-uri „în sus” (fiecare cu o sarcină pozitivă de două treimi) și un quark „în jos” (cu o sarcină negativă de o treime) — și sunt ținute împreună de alte particule subatomice numite gluoni, care sunt fără masă.
electronii
electronii sunt mici în comparație cu protonii și neutronii, de peste 1800 de ori mai mici decât un proton sau un neutron., Electronii sunt aproximativ 0.054% la fel de masivi ca neutronii, potrivit Jefferson Lab. Joseph John (J. J.) Thomson, un fizician britanic, a descoperit electronul în 1897, potrivit Science History Institute. Inițial cunoscut sub numele de „corpusculi”, electronii au o sarcină negativă și sunt atrași electric de protonii încărcați pozitiv. Electroni care înconjoară nucleul atomic în căi numite orbitali, o idee care a fost pus mai departe de Erwin Schrödinger, un fizician Austriac, în 1920. Astăzi, acest model este cunoscut sub numele de modelul cuantic sau electroni model., Orbitalii interiori care înconjoară atomul sunt sferici, dar orbitalii exteriori sunt mult mai complicați.configurația unui atom de electroni se referă la locațiile electronilor într-un atom tipic. Folosind configurația electronică și principiile fizicii, chimiștii pot prezice proprietățile unui atom, cum ar fi stabilitatea, punctul de fierbere și conductivitatea, potrivit Laboratorului Național Los Alamos.existența neutronilor a fost teoretizată de Rutherford în 1920 și descoperită de Chadwick în 1932, potrivit American Physical Society., Neutronii au fost găsiți în timpul experimentelor când atomii au fost împușcați pe o foaie subțire de beriliu. Au fost eliberate particule subatomice fără încărcătură-neutronul.
neutronii sunt particule neîncărcate care se găsesc în toate nucleele atomice (cu excepția hidrogenului). Masa unui neutron este puțin mai mare decât cea a unui proton. La fel ca protonii, neutronii sunt de asemenea alcătuiți din cuarci — un quark „în sus” (cu o sarcină pozitivă de 2/3) și două quark-uri „în jos” (fiecare cu o sarcină negativă de o treime).
istoria atomului
teoria atomului datează cel puțin încă din 440 î. HR., pentru Democritus, un om de știință și filozof grec. Democrit cel mai probabil și-a construit teoria atomilor pe activitatea din trecut filosofi, în conformitate cu Andrew G. Van Melsen, autor al cărții „De la Atomos la Atom: Istoria Conceptului de Atom” (Duquesne University Press, 1952). explicația atomului lui Democritus începe cu o piatră. O piatră tăiată în jumătate dă două jumătăți din aceeași piatră. Dacă piatra ar fi tăiată continuu, la un moment dat ar exista o bucată de piatră suficient de mică încât să nu mai poată fi tăiată., Termenul „atom” provine din cuvântul grecesc pentru indivizibil, despre care Democritus a concluzionat că trebuie să fie punctul în care o ființă (orice formă de materie) nu mai poate fi împărțită. explicația sa a inclus ideile că atomii există separat unul de celălalt, că există o cantitate infinită de atomi, că atomii sunt capabili să se miște, că se pot combina pentru a crea materie, dar nu se contopesc pentru a deveni un nou atom și că nu pot fi împărțiți, conform Universului de astăzi., Cu toate acestea, deoarece majoritatea filosofilor de atunci — în special Aristotelul foarte influent — credeau că toată materia a fost creată din pământ, aer, foc și apă, teoria atomică a lui Democritus a fost lăsată deoparte.John Dalton, un chimist britanic, a construit pe ideile lui Democritus în 1803, când a prezentat propria sa teorie atomică, potrivit Departamentului de chimie de la Universitatea Purdue. Teoria lui Dalton a inclus mai multe idei din Democritus, cum ar fi atomii sunt indivizibili și indestructibili și că diferiți atomi se formează împreună pentru a crea toată materia., Dalton completări la teoria incluse următoarele idei: Că toți atomii unui anumit element erau identice, că atomii unui element va avea greutăți diferite și proprietăți decât atomii unui alt element, care atomii nu pot fi create sau distruse și care contează este format din atomi care combină într-simplu de numere întregi.Thomson, fizicianul britanic care a descoperit electronul în 1897, a dovedit că atomii pot fi împărțiți, conform Fundației patrimoniului chimic., El a fost capabil să determine existența electronilor prin studierea proprietăților descărcării electrice în tuburile catodice. Conform lucrării lui Thomson din 1897, razele au fost deviate în interiorul tubului, ceea ce a dovedit că există ceva care a fost încărcat negativ în interiorul tubului vidat. În 1899, Thomson a publicat o descriere a versiunii sale a atomului, cunoscută în mod obișnuit sub numele de ” modelul de budincă de prune.”Un fragment din această lucrare se găsește pe site-ul echipei Chem., Modelul atomului lui Thomson a inclus un număr mare de electroni suspendați în ceva care a produs o sarcină pozitivă dând atomului o sarcină neutră totală. Modelul său semăna cu budinca de prune, un desert popular britanic care avea stafide suspendate într-o minge rotundă ca un tort.următorul om de știință care a modificat și avansat modelul atomic a fost Rutherford, care a studiat sub Thomson, potrivit Departamentului de chimie de la Universitatea Purdue. În 1911, Rutherford a publicat versiunea sa despre atom, care a inclus un nucleu încărcat pozitiv orbitat de electroni., Acest model a apărut atunci când Rutherford și asistenții săi au tras particule alfa pe foi subțiri de aur. O particulă alfa este formată din doi protoni și doi neutroni, toți ținuți împreună de aceeași forță nucleară puternică care leagă nucleul, potrivit Laboratorului Jefferson. oamenii de știință au observat că un procent mic de particule alfa au fost împrăștiate la unghiuri foarte mari față de direcția inițială de mișcare, în timp ce majoritatea au trecut chiar prin greu deranjat., Rutherford a fost capabil să aproximeze dimensiunea nucleului atomului de aur, găsindu-l de cel puțin 10.000 de ori mai mic decât dimensiunea întregului atom, cu o mare parte din atom fiind spațiu gol. Modelul atomului lui Rutherford este încă modelul de bază folosit astăzi.,
mai Multe alte oameni de stiinta a promovat modelul atomic, inclusiv Niels Bohr (construit pe Rutherford modelul pentru a include proprietăți de electroni pe baza de hidrogen spectru), Erwin Schrödinger (dezvoltat modelul cuantic al atomului), Werner Heisenberg (a declarat că nu se poate ști atât poziția și viteza unui electron în același timp), și Murray Gell-Mann și George Zweig (independent dezvoltat teoria că protonii și neutronii au fost compuse din quarci).