Атомная структура

Обзор

Вся материя состоит из атомов, самых маленьких отдельных единиц элементов. Каждый атом состоит из субатомных частиц трёх видов: протонов, нейтронов и электронов. Вместе эти частицы составляют массу и заряд атома.

История Атомной теории

Первым, кто предложил, что все на Земле состоит из крошечных частиц, был греческий философ Демокрит, около 450 г. до н.э. Он использовал термин атомы ,, что по-гречески означает “неделимые”, откуда и происходит современный термин “атом”. Однако, его идея не была принята всерьез в то время, и прошло много веков, прежде чем концепция атома была возрождена. В 19 веке Джон Далтон предложил атомную теорию, которая до сих пор в значительной степени верна и сегодня. Он выдвинул пять постулатов, чтобы объяснить, как атомы составляют мир вокруг нас: (1) вся материя состоит из бесконечно мелких частиц или атомов; (2) все атомы данного элемента идентичны друг другу и (3) отличаются от атомов всех других элементов; (4) два или более элементов могут сочетаться в фиксированном соотношении для формирования соединения; и (5) атомы не могут быть созданы или уничтожены в результате химической реакции, но они могут быть перестроены для формирования новых веществ.

Открытие субатомных частиц, которые составляют атом

Далтон был лишь частично прав в отношении частиц, которые составляют материю. Хотя атомы не могут быть разбиты дальше обычными химическими или физическими процессами, они состоят из трех меньших субатомных частиц. Первая подсказка о субатомной структуре пришла в конце 19-го века, когда Джей Джей Томсон открыл электрон. Ученые знали, что общий заряд атома был нейтральным, но «модель пудинга» атома Томсона попыталась примирить эту новую информацию о существовании отрицательно заряженной частицы, предполагая, что электроны “пришпилены” по всей области положительного заряда. Всего несколько лет спустя Эрнест Резерфорд провел эксперимент, показывающий, что большая часть массы атома сосредоточена в ядре, где протоны составляют положительный заряд атома, а крошечные отрицательно заряженные электроны занимают большую часть пространства за пределами ядра. Это опровергло модель сливового пудинга Томсона и приблизило ученых на один шаг к модели атома, которую мы знаем сегодня. Нейтрон был открыт позже, в 1932 году, Джеймсом Чедвиком. Эта последняя часть головоломки означала, что ученые смогли описать массу, присутствующую в атоме с протонами и нейтронами, и весь его заряд с протонами и электронами.

Структура атома

Протоны, находящиеся в ядре атома, имеют положительный заряд и массу, по одной атомной массе (АМУ) каждый. Количество протонов равно атомному номеру в периодической таблице и определяет идентичность элемента. Нейтроны также находятся в ядре. Они не имеют заряда, но они имеют ту же массу, как протоны и тем самым увеличивают массу атома. Электроны вращаются вокруг ядра в облаках. Они имеют отрицательный заряд и незначительную массу, поэтому они вносят вклад в общий заряд атома, но не в его массу.