Chemia - budowa atomu
Wprowadzenie
W 1900 roku odkryto, że atom nie jest prostą, niepodzielną cząstką, ale zawiera raczej cząstki subatomowe.
J.J. Thomson odkrył cząstkę subatomową mianowicie ‘electron.’
JJ Thomson był pierwszą osobą, która zaproponowała model na strukturę atomu.
W 1886 roku E. Goldstein odkrył obecność nowych promieniowań w wyładowaniu gazowym i nazwał je canal rays.
Inną dodatnio naładowaną cząstkę subatomową odkryto podczas eksperymentów z promieniami kanałowymi i nazwano ją proton.
Model atomu Thomsona
Thomson zaproponował, że atom składa się z dodatnio naładowanej kuli, w której osadzone są elektrony (ładunek ujemny) (jak pokazano na poniższym obrazku).
Ponadto Thomson powiedział, że ładunki ujemne i dodatnie są równe pod względem wielkości. Zatem atom jako całość jest elektrycznie obojętny.
Model atomu Rutherforda
E. Rutherford jest popularny jako „ojciec” fizyki jądrowej.
Rutherford jest w dużej mierze znany ze swojej pracy nad radioaktywnością i odkrycia nucleus atomu za pomocą eksperymentu ze złotą folią (jak pokazano na poniższym obrazku.
Rutherford powiedział, że w atomie znajduje się dodatnio naładowane centrum znane jako nucleus.
Rutherford powiedział, że prawie cała masa atomu znajduje się w jądrze.
Według Rutherforda elektrony krążą wokół jądra po dobrze określonych orbitach.
Model atomu Bohra
Neils Bohr dodatkowo rozszerzył model Rutherforda i poprawił jego wady.
Według Bohra, tylko niektóre specjalne orbity znane jako dyskretne orbity elektronów są dozwolone wewnątrz atomu.
Bohr powiedział, że elektrony nie emitują energii podczas obracania się po dyskretnych orbitach.
Bohr nazwał orbity lub powłoki jako poziomy energii (jak pokazano na poniższym obrazku).
Bohr przedstawił te orbity lub powłoki literami K, L, M, N,… lub liczbami, n = 1,2,3,4,….
Neutron
W 1932 roku J. Chadwick odkrył nową cząstkę subatomową, tj. Neutron.
Neutron nie ma ładunku i ma masę prawie równą masie protonu.
Neutrony są obecne w jądrach wszystkich atomów z wyjątkiem wodoru.
Elektrony rozmieszczone na różnych orbitach (muszle)
Maksymalną liczbę elektronów, które mogą znajdować się w powłoce, podaje wzór 2n2.
‘n’ jest liczbą orbity lub wskaźnikiem poziomu energii, tj. 1, 2, 3,….
Zgodnie z podanym wzorem -
Pierwsza orbita tj K-shellbędzie = 2 × 1 2 = 2
Druga orbita tj L-shellbędzie = 2 × 2 2 = 8
Trzecia orbita tj M-shellbędzie = 2 × 3 2 = 18
Czwarta orbita tj N-shellbędzie = 2 × 4 2 = 32
Podobnie, maksymalna liczba elektronów, które można pomieścić na najbardziej zewnętrznej orbicie, wynosi 8.
Elektrony nie są wypełniane w danej powłoce, chyba że są wypełnione powłoki wewnętrzne. Oznacza to, że łuski są napełniane w sposób stopniowy; począwszy od skorupy wewnętrznej do skorupy zewnętrznej.
Wartościowość
Elektrony, które są obecne w najbardziej zewnętrznej powłoce atomu, są znane jako valence elektrony.
Zgodnie z modelem Bohra-Bury'ego, najbardziej zewnętrzna powłoka atomu może mieć maksymalnie 8 elektronów.
Liczba atomowa
Całkowita liczba protonów obecnych w jądrze atomu jest określana jako atomic number.
Liczba protonów w atomie określa liczbę atomową.
Liczba atomowa jest oznaczona przez ‘Z’.
Protony i neutrony są łącznie znane jako nucleons.
Liczba masowa
Suma całkowitej liczby protonów i neutronów obecnych w jądrze atomu jest określana jako mass number.
Izotopy
Atomy tego samego pierwiastka, mające tę samą liczbę atomową, ale różne liczby masowe, są znane jako izotopy. Np. Atom wodoru ma trzy izotopy, mianowicie prot, deuter i tryt.
Właściwości chemiczne izotopów atomu są podobne, ale ich właściwości fizyczne są inne.
Isobary
Atomy różnych pierwiastków o różnych liczbach atomowych, które mają tę samą liczbę masową, nazywane są izobarami. Np. Liczba atomowa wapnia wynosi 20, a liczba atomowa argonu to 18; ponadto liczba elektronów w tych atomach jest różna, ale liczba masowa obu tych pierwiastków wynosi 40.