Struktur atom - zarah asas jirim, elektron, proton, neutron
Semua badan fizikal di alam semula jadi diperbuat daripada sejenis jirim yang dipanggil jirim. Bahan dibahagikan kepada dua kumpulan utama - bahan mudah dan kompleks.
Bahan kompleks ialah bahan yang, melalui tindak balas kimia, boleh diuraikan menjadi bahan lain yang lebih ringkas. Tidak seperti bahan kompleks, bahan ringkas ialah bahan yang tidak boleh diuraikan secara kimia kepada bahan yang lebih ringkas.
Contoh bahan kompleks ialah air, yang melalui tindak balas kimia boleh diuraikan kepada dua bahan lain yang lebih ringkas - hidrogen dan oksigen. Bagi dua yang terakhir, ia tidak lagi boleh diuraikan secara kimia kepada bahan yang lebih ringkas dan oleh itu merupakan bahan mudah, atau, dengan kata lain, unsur kimia.
Pada separuh pertama abad ke-19, terdapat andaian dalam sains bahawa unsur kimia adalah bahan tidak berubah yang tidak mempunyai hubungan yang sama antara satu sama lain. Walau bagaimanapun, saintis Rusia D. I. Mendeleev (1834 - 1907) buat kali pertama pada tahun 1869mendedahkan hubungan unsur kimia, menunjukkan bahawa ciri kualitatif setiap daripada mereka bergantung pada ciri kuantitatifnya - berat atom.
Mengkaji sifat unsur kimia, D. I. Mendeleev menyedari bahawa sifatnya berulang secara berkala bergantung pada berat atomnya. Dia menunjukkan keberkalaan ini dalam bentuk jadual, yang memasuki sains di bawah nama "Jadual Berkala Unsur Mendeleev."
Di bawah ialah jadual berkala moden unsur kimia Mendeleev.
Atom
Mengikut konsep sains moden, setiap unsur kimia terdiri daripada koleksi zarah bahan (bahan) terkecil yang dipanggil atom.
Atom ialah pecahan terkecil unsur kimia yang tidak lagi boleh diuraikan secara kimia kepada zarah bahan lain yang lebih kecil dan ringkas.
Atom unsur kimia yang berbeza sifat berbeza antara satu sama lain dalam sifat fizikokimia, struktur, saiz, jisim, berat atom, tenaga sendiri dan beberapa sifat lain. Sebagai contoh, atom hidrogen berbeza secara mendadak dalam sifat dan strukturnya daripada atom oksigen, dan yang terakhir dari atom uranium, dan seterusnya.
Atom unsur kimia didapati bersaiz sangat kecil. Jika kita bersyarat menganggap bahawa atom mempunyai bentuk sfera, maka diameternya mestilah sama dengan seratus persejuta sentimeter. Sebagai contoh, diameter atom hidrogen — atom terkecil dalam alam semula jadi — ialah seratus juta sentimeter (10-8 cm), dan diameter atom terbesar, contohnya, atom uranium, tidak melebihi tiga ratus persejuta sentimeter (3 10-8 cm).Oleh itu, atom hidrogen adalah berkali-kali lebih kecil daripada sfera jejari satu sentimeter, kerana yang terakhir adalah lebih kecil daripada glob.
Oleh kerana saiz atom yang sangat kecil, jisimnya juga sangat kecil. Sebagai contoh, jisim atom hidrogen ialah m = 1.67· 10-24 Ini bermakna satu gram hidrogen mengandungi kira-kira 6·1023 atom.
Untuk unit konvensional ukuran berat atom unsur kimia, 1/16 berat atom oksigen diambil. Selaras dengan berat atom unsur kimia ini, nombor abstrak dipanggil, menunjukkan berapa kali berat unsur kimia tertentu melebihi 1/16 berat atom oksigen.
Dalam jadual berkala unsur D. I. Mendeleev, berat atom semua unsur kimia diberikan (lihat nombor di bawah nama unsur). Daripada jadual ini kita melihat bahawa atom paling ringan ialah atom hidrogen, yang mempunyai berat atom 1.008. Berat atom karbon ialah 12, oksigen ialah 16, dan seterusnya.
Bagi unsur kimia yang lebih berat, berat atomnya melebihi berat atom hidrogen sebanyak lebih daripada dua ratus kali ganda. Jadi nilai atom merkuri ialah 200.6, radium ialah 226, dan seterusnya. Semakin tinggi susunan nombor yang diduduki oleh unsur kimia dalam jadual berkala unsur, semakin besar berat atom.
Kebanyakan berat atom unsur kimia dinyatakan sebagai nombor pecahan. Ini sedikit sebanyak dijelaskan oleh fakta bahawa unsur kimia tersebut terdiri daripada satu set berapa banyak jenis atom dengan berat atom yang berbeza tetapi dengan sifat kimia yang sama.
Unsur kimia yang menduduki nombor yang sama dalam jadual berkala unsur dan oleh itu mempunyai sifat kimia yang sama tetapi dengan berat atom yang berbeza dipanggil isotop.
Isotop ditemui dalam kebanyakan unsur kimia, terdapat dua isotop, kalsium - empat, zink - lima, timah - sebelas, dan lain-lain. Banyak isotop diperoleh melalui seni, sebahagian daripadanya mempunyai kepentingan praktikal yang besar.
Zarah asas jirim
Untuk masa yang lama, dipercayai bahawa atom unsur kimia adalah had pembahagian jirim, iaitu, seolah-olah, "blok binaan" asas alam semesta. Sains moden menolak hipotesis ini dengan menetapkan bahawa atom mana-mana unsur kimia adalah agregat zarah bahan yang lebih kecil daripada atom itu sendiri.
Menurut teori elektron struktur jirim, atom mana-mana unsur kimia ialah sistem yang terdiri daripada nukleus pusat di sekelilingnya yang mengelilingi zarah "elemen" bahan yang dipanggil elektron. Nukleus atom, menurut pandangan yang diterima umum, terdiri daripada satu set zarah bahan "elemen" — proton dan neutron.
Untuk memahami struktur atom dan proses fiziko-kimia di dalamnya, anda perlu sekurang-kurangnya membiasakan diri secara ringkas dengan ciri-ciri asas zarah asas yang membentuk atom.
Ia ditentukan bahawa elektron ialah zarah sebenar dengan cas elektrik negatif terkecil yang diperhatikan dalam alam semula jadi.
Jika kita bersyarat menganggap bahawa elektron sebagai zarah mempunyai bentuk sfera, maka diameter elektron harus sama dengan 4 ·10-13 cm, iaitu berpuluh-puluh ribu kali lebih kecil daripada diameter setiap atom.
Elektron, seperti zarah bahan lain, mempunyai jisim. "Jisim rehat" elektron, iaitu, jisim yang dimilikinya dalam keadaan rehat relatif, adalah sama dengan mo = 9.1 · 10-28 G.
"Jisim rehat" elektron yang sangat kecil menunjukkan bahawa sifat inersia elektron adalah sangat lemah, yang bermaksud bahawa elektron, di bawah pengaruh daya elektrik berselang-seli, boleh berayun di angkasa dengan frekuensi berbilion-bilion tempoh setiap kedua.
Jisim elektron adalah sangat kecil sehingga memerlukan 1027 unit untuk menghasilkan satu gram elektron. Untuk mempunyai sekurang-kurangnya beberapa idea fizikal tentang jumlah yang sangat besar ini, kami akan memberikan contoh. Jika satu gram elektron boleh disusun dalam garis lurus yang berdekatan antara satu sama lain, maka mereka akan membentuk rantai empat bilion kilometer panjang.
Jisim elektron, seperti mana-mana mikrozarah bahan lain, bergantung pada kelajuan pergerakannya. Elektron dalam keadaan rehat relatif mempunyai "jisim rehat" yang bersifat mekanikal, serupa dengan jisim mana-mana badan fizikal. Bagi "jisim gerakan" elektron, yang meningkat apabila kelajuan gerakannya meningkat, ia adalah asal elektromagnet. Ini disebabkan oleh kehadiran medan elektromagnet dalam elektron yang bergerak sebagai sejenis jirim dengan jisim dan tenaga elektromagnet.
Lebih cepat elektron bergerak, lebih banyak sifat inersia medan elektromagnetnya ditunjukkan, lebih besar jisim yang terakhir dan, dengan itu, tenaga elektromagnetnya. Memandangkan elektron dengan medan elektromagnetnya mewakili satu sistem bahan yang disambungkan secara organik, ia adalah semula jadi jisim momentum medan elektromagnet elektron dikaitkan secara langsung kepada elektron itu sendiri.
Elektron, sebagai tambahan kepada sifat zarah, juga mempunyai sifat gelombang.Secara eksperimen telah ditubuhkan bahawa aliran elektron, seperti aliran cahaya, merambat dalam bentuk pergerakan seperti gelombang. Sifat pergerakan gelombang aliran elektron dalam ruang disahkan oleh fenomena gangguan dan pembelauan gelombang elektron.
Gangguan elektronik Merupakan fenomena superposisi kehendak elektron antara satu sama lain dan pembelauan elektron — ini adalah fenomena gelombang elektron membongkok di tepi celah sempit yang melaluinya rasuk elektron. Oleh itu, elektron bukan sekadar zarah, tetapi "gelombang zarah", yang panjangnya bergantung kepada jisim dan kelajuan elektron.
Telah ditubuhkan bahawa elektron, sebagai tambahan kepada gerakan translasinya, juga melakukan gerakan putaran di sekeliling paksinya. Pergerakan elektron jenis ini dipanggil "spin" (daripada perkataan Inggeris "spin" — spindle). Hasil daripada pergerakan ini, elektron, sebagai tambahan kepada sifat elektrik akibat cas elektrik, juga memperoleh sifat magnet, menyerupai dalam hal ini magnet asas.
Proton ialah zarah sebenar dengan cas elektrik positif sama dengan nilai mutlak dengan cas elektrik elektron.
Jisim proton ialah 1.67 ·10-24 r, iaitu kira-kira 1840 kali lebih besar daripada "jisim rehat" elektron.
Tidak seperti elektron dan proton, neutron tidak mempunyai cas elektrik, iaitu, ia adalah zarah jirim neutral elektrik. Jisim neutron boleh dikatakan sama dengan jisim proton.
Elektron, proton dan neutron yang membentuk atom berinteraksi antara satu sama lain. Khususnya, elektron dan proton menarik antara satu sama lain sebagai zarah dengan cas elektrik yang bertentangan.Pada masa yang sama, elektron daripada elektron dan proton daripada proton menolak sebagai zarah dengan cas elektrik yang sama.
Semua zarah bercas elektrik ini berinteraksi melalui medan elektriknya. Medan ini adalah jenis jirim istimewa yang terdiri daripada koleksi zarah bahan asas yang dipanggil foton. Setiap foton mempunyai jumlah tenaga yang ditetapkan (kuantum tenaga) yang terkandung di dalamnya.
Interaksi zarah bahan bahan bercas elektrik berlaku melalui pertukaran foton antara satu sama lain. Daya interaksi zarah bercas elektrik biasanya dipanggil daya elektrik.
Neutron dan proton dalam nukleus atom juga berinteraksi antara satu sama lain. Walau bagaimanapun, interaksi antara mereka tidak lagi berlaku melalui medan elektrik, kerana neutron adalah zarah neutral elektrik bahan, tetapi melalui apa yang dipanggil medan nuklear.
Medan ini juga merupakan sejenis jirim istimewa yang terdiri daripada koleksi zarah bahan asas yang dipanggil meson... Interaksi neutron dan proton berlaku melalui pertukaran meson antara satu sama lain. Daya interaksi antara neutron dan proton dipanggil daya nuklear.
Telah ditetapkan bahawa daya nuklear bertindak dalam nukleus atom pada jarak yang sangat kecil - kira-kira 10-13 cm.
Daya nuklear sangat melebihi daya elektrik tolakan bersama proton dalam nukleus atom. Ini membawa kepada fakta bahawa mereka bukan sahaja dapat mengatasi daya tolakan bersama proton di dalam nukleus atom, tetapi juga untuk mencipta sistem nukleus yang sangat kuat daripada pengumpulan proton dan neutron.
Kestabilan nukleus mana-mana atom bergantung pada nisbah dua daya yang bercanggah - nuklear (saling tarikan proton dan neutron) dan elektrik (saling tolakan proton).
Daya nuklear yang kuat bertindak dalam nukleus atom menyumbang kepada transformasi neutron dan proton kepada satu sama lain. Interaksi neutron dan proton ini berlaku akibat pembebasan atau penyerapan zarah asas yang lebih ringan, contohnya meson.
Zarah-zarah yang dipertimbangkan oleh kami dipanggil asas kerana ia tidak terdiri daripada agregat zarah jirim lain yang lebih ringkas. Tetapi pada masa yang sama, kita tidak boleh lupa bahawa mereka dapat berubah menjadi satu sama lain, untuk timbul dengan mengorbankan yang lain. Oleh itu, zarah-zarah ini adalah beberapa pembentukan kompleks, iaitu, sifat asasnya adalah bersyarat.
Struktur kimia atom
Atom paling mudah dalam strukturnya ialah atom hidrogen. Ia terdiri daripada koleksi hanya dua zarah asas - proton dan elektron. Proton dalam sistem atom hidrogen memainkan peranan sebagai nukleus pusat di mana elektron berputar dalam orbit tertentu. Dalam rajah. 1 secara skematik menunjukkan model atom hidrogen.
nasi. 1. Gambar rajah struktur atom hidrogen
Model ini hanyalah anggaran kasar realiti. Hakikatnya ialah elektron sebagai "gelombang zarah" tidak mempunyai isipadu yang ditandakan secara mendadak dari persekitaran luaran. Dan ini bermakna bahawa seseorang tidak harus bercakap tentang beberapa orbit linear elektron yang tepat, tetapi tentang sejenis awan elektron. Dalam kes ini, elektron paling kerap menduduki beberapa garis tengah awan, yang merupakan salah satu kemungkinan orbitnya dalam atom.
Harus dikatakan bahawa orbit elektron itu sendiri tidak sama sekali tidak berubah dan pegun dalam atom - ia juga, disebabkan oleh perubahan jisim elektron, membuat pergerakan putaran tertentu. Oleh itu, pergerakan elektron dalam atom agak rumit. Oleh kerana nukleus atom hidrogen (proton) dan elektron yang beredar di sekelilingnya mempunyai cas elektrik yang bertentangan, mereka menarik antara satu sama lain.
Pada masa yang sama, tenaga bebas elektron, berputar mengelilingi nukleus atom, membangunkan daya emparan yang cenderung untuk mengeluarkannya daripada nukleus. Oleh itu, daya elektrik tarikan bersama antara nukleus atom dan elektron dan daya emparan yang bertindak ke atas elektron adalah daya berlawanan.
Dalam keseimbangan, elektron mereka menduduki kedudukan yang agak stabil dalam beberapa orbit dalam atom. Oleh kerana jisim elektron adalah sangat kecil, maka untuk mengimbangi daya tarikan kepada nukleus atom, ia mesti berputar pada kelajuan yang besar bersamaan dengan kira-kira 6·1015 pusingan sesaat. Ini bermakna bahawa elektron dalam sistem atom hidrogen, seperti mana-mana atom lain, bergerak di sepanjang orbitnya dengan kelajuan linear melebihi seribu kilometer sesaat.
Dalam keadaan biasa, elektron berputar dalam atom sejenis di orbit yang paling hampir dengan nukleus. Pada masa yang sama, ia mempunyai jumlah tenaga minimum yang mungkin. Jika atas satu sebab atau yang lain, sebagai contoh, di bawah pengaruh zarah bahan lain yang telah menyerang sistem atom, elektron bergerak ke orbit yang lebih jauh dari atom, maka ia akan mempunyai jumlah tenaga yang sedikit lebih besar.
Walau bagaimanapun, elektron kekal dalam orbit baru ini untuk jumlah masa yang tidak ketara, selepas itu ia berputar kembali ke orbit yang paling hampir dengan nukleus atom.Semasa kursus ini ia melepaskan tenaga berlebihannya dalam bentuk kuantum sinaran magnetik—tenaga sinaran (Rajah 2).
nasi. 2. Apabila elektron bergerak dari orbit jauh ke satu lebih dekat dengan nukleus atom, ia memancarkan kuantum tenaga pancaran
Semakin banyak tenaga yang diterima elektron dari luar, semakin banyak ia bergerak ke orbit yang paling jauh dari nukleus atom, dan semakin besar jumlah tenaga elektromagnet yang dipancarkan apabila ia berputar ke orbit yang paling hampir dengan nukleus.
Dengan mengukur jumlah tenaga yang dipancarkan oleh elektron semasa peralihan dari orbit yang berbeza kepada yang paling hampir dengan nukleus atom, adalah mungkin untuk menentukan bahawa elektron dalam sistem atom hidrogen, seperti dalam sistem mana-mana yang lain. atom, tidak boleh pergi ke orbit rawak, kepada yang ditentukan dengan ketat mengikut tenaga ini yang diterima di bawah pengaruh daya luar. Orbit yang boleh diduduki oleh elektron dalam atom dipanggil orbital yang dibenarkan.
Oleh kerana cas positif nukleus atom hidrogen (cas proton) dan cas negatif elektron adalah sama secara berangka, jumlah cas mereka adalah sifar. Ini bermakna atom hidrogen dalam keadaan biasa adalah zarah neutral elektrik.
Ini adalah benar untuk atom semua unsur kimia: atom mana-mana unsur kimia dalam keadaan normalnya ialah zarah neutral elektrik disebabkan oleh kesamaan berangka cas positif dan negatif.
Oleh kerana nukleus atom hidrogen mengandungi hanya satu zarah "elemen" - proton, apa yang dipanggil nombor jisim nukleus ini adalah sama dengan satu. Nombor jisim nukleus atom mana-mana unsur kimia ialah jumlah bilangan proton dan neutron yang membentuk nukleus itu.
Hidrogen semulajadi terdiri terutamanya daripada koleksi atom dengan nombor jisim sama dengan satu. Walau bagaimanapun, ia juga mengandungi satu lagi jenis atom hidrogen, dengan nombor jisim sama dengan dua. Nukleus atom hidrogen berat ini, dipanggil deuteron, terdiri daripada dua zarah, proton dan neutron. Isotop hidrogen ini dipanggil deuterium.
Hidrogen semulajadi mengandungi jumlah deuterium yang sangat kecil. Untuk setiap enam ribu atom hidrogen ringan (nombor jisim sama dengan satu), terdapat hanya satu atom deuterium (hidrogen berat). Terdapat satu lagi isotop hidrogen, hidrogen super berat yang dipanggil tritium. Dalam nukleus atom isotop hidrogen ini, terdapat tiga zarah: proton dan dua neutron, diikat bersama oleh daya nuklear. Nombor jisim nukleus atom tritium ialah tiga, iaitu atom tritium adalah tiga kali lebih berat daripada atom hidrogen ringan.
Walaupun atom isotop hidrogen mempunyai jisim yang berbeza, mereka masih mempunyai sifat kimia yang sama, contohnya, hidrogen ringan, memasuki tindak balas kimia dengan oksigen, membentuk bahan kompleks dengannya - air. Begitu juga, isotop hidrogen, deuterium, bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, yang, tidak seperti air biasa, dipanggil air berat. Air berat digunakan secara meluas dalam penghasilan tenaga nuklear (atom).
Oleh itu, sifat kimia atom tidak bergantung pada jisim nukleusnya, tetapi hanya pada struktur kulit elektron atom. Oleh kerana atom hidrogen ringan, deuterium, dan tritium mempunyai bilangan elektron yang sama (satu untuk setiap atom), isotop ini mempunyai sifat kimia yang sama.
Ia bukan secara kebetulan bahawa unsur kimia hidrogen menduduki nombor pertama dalam jadual berkala unsur.Hakikatnya ialah terdapat beberapa hubungan antara bilangan setiap unsur dalam jadual berkala unsur dan magnitud cas pada nukleus atom unsur itu. Ia boleh dirumuskan seperti berikut: nombor siri setiap unsur kimia dalam jadual berkala unsur adalah secara numerik sama dengan cas positif nukleus unsur itu, dan oleh itu dengan bilangan elektron yang berputar di sekelilingnya.
Oleh kerana hidrogen menduduki nombor pertama dalam jadual berkala unsur, ini bermakna cas positif nukleus atomnya adalah sama dengan satu dan satu elektron berputar mengelilingi nukleus.
Unsur kimia helium adalah yang kedua dalam jadual unsur berkala. Ini bermakna ia mempunyai cas elektrik positif nukleus sama dengan dua unit, iaitu, nukleusnya mesti mengandungi dua proton, dan dalam kulit elektron atom - dua elektrod.
Helium semulajadi terdiri daripada dua isotop - helium berat dan ringan. Bilangan jisim helium berat ialah empat. Ini bermakna sebagai tambahan kepada dua proton yang disebutkan di atas, dua lagi neutron mesti memasuki nukleus atom helium berat. Bagi helium ringan, nombor jisimnya ialah tiga, iaitu, sebagai tambahan kepada dua proton, satu lagi neutron harus memasuki komposisi nukleusnya.
Telah didapati bahawa dalam helium semulajadi bilangan atom helium ringan adalah kira-kira satu juta daripada atom gen berat. Dalam rajah. 3 menunjukkan model skematik atom helium.
nasi. 3. Gambar rajah struktur atom helium
Komplikasi selanjutnya bagi struktur atom unsur kimia adalah disebabkan oleh pertambahan bilangan proton dan neutron dalam nukleus atom ini dan serentak dengan pertambahan bilangan elektron yang berputar mengelilingi nukleus (Rajah 4). Menggunakan jadual berkala unsur, adalah mudah untuk menentukan bilangan elektron, proton dan neutron yang membentuk atom yang berbeza.
nasi. 4. Skim pembinaan nukleus atom: 1 — helium, 2 — karbon, 3 — oksigen
Nombor tetap unsur kimia adalah sama dengan bilangan proton dalam nukleus atom dan pada masa yang sama bilangan elektron yang beredar mengelilingi nukleus. Bagi berat atom, ia adalah lebih kurang sama dengan nombor jisim atom, iaitu bilangan proton dan neutron yang diambil bersama dalam nukleus. Oleh itu, dengan menolak daripada berat atom unsur nombor yang sama dengan nombor atom unsur, adalah mungkin untuk menentukan berapa banyak neutron yang terkandung dalam nukleus tertentu.
Telah ditetapkan bahawa nukleus unsur kimia ringan, yang mempunyai bilangan proton dan neutron yang sama dalam komposisi mereka, dibezakan oleh kekuatan yang sangat tinggi, kerana daya nuklear di dalamnya agak besar. Sebagai contoh, nukleus atom helium berat sangat tahan lama kerana ia terdiri daripada dua proton dan dua neutron yang diikat bersama oleh daya nuklear yang kuat.
Nukleus atom unsur kimia yang lebih berat sudah mengandungi jumlah proton dan neutron yang tidak sama dalam komposisinya, itulah sebabnya ikatan mereka dalam nukleus lebih lemah daripada nukleus unsur kimia ringan. Nukleus unsur-unsur ini boleh dibelah dengan agak mudah apabila dihujani dengan "projektil" atom (neutron, nukleus helium, dll.).
Bagi unsur kimia yang paling berat, terutamanya yang radioaktif, nukleus mereka dicirikan oleh kekuatan yang rendah sehingga mereka hancur secara spontan ke bahagian komponennya. Contohnya, atom unsur radioaktif radium, yang terdiri daripada gabungan 88 proton dan 138 neutron, secara spontan mereput, menjadi atom unsur radioaktif radon. Atom-atom yang terakhir, pada gilirannya, terpecah menjadi bahagian-bahagian konstituennya, masuk ke dalam atom unsur-unsur lain.
Setelah membiasakan diri secara ringkas dengan bahagian konstituen nukleus atom unsur kimia, mari kita pertimbangkan struktur kulit elektron atom. Seperti yang anda ketahui, elektron boleh berputar mengelilingi nukleus atom hanya dalam orbit yang ditentukan dengan ketat. Lebih-lebih lagi, ia sangat berkelompok dalam kulit elektron setiap atom sehingga kulit elektron individu boleh dibezakan.
Setiap cangkang boleh mengandungi bilangan elektron tertentu, yang tidak melebihi bilangan tertentu. Jadi, sebagai contoh, dalam cangkang elektron pertama yang paling dekat dengan nukleus atom boleh terdapat maksimum dua elektron, dalam yang kedua - tidak lebih daripada lapan elektron, dsb.
Atom-atom di mana petala elektron luar terisi sepenuhnya mempunyai petala elektron yang paling stabil. Ini bermakna bahawa atom memegang dengan kukuh semua elektronnya dan tidak perlu menerima jumlah tambahan daripadanya dari luar. Sebagai contoh, atom helium mempunyai dua elektron mengisi sepenuhnya petala elektron pertama, dan atom neon mempunyai sepuluh elektron, yang mana dua elektron pertama mengisi sepenuhnya petala elektron pertama dan selebihnya - yang kedua (Rajah 5).
nasi. 5. Gambar rajah struktur atom neon
Oleh itu, atom helium dan neon mempunyai cengkerang elektron yang agak stabil, mereka tidak cenderung untuk mengubahnya dalam sebarang cara kuantitatif. Unsur-unsur tersebut adalah lengai secara kimia, iaitu, ia tidak memasuki interaksi kimia dengan unsur lain.
Walau bagaimanapun, kebanyakan unsur kimia mempunyai atom di mana kulit elektron luar tidak diisi sepenuhnya dengan elektron. Sebagai contoh, atom kalium mempunyai sembilan belas elektron, lapan belas daripadanya mengisi sepenuhnya tiga petala pertama, dan elektron kesembilan belas berada dalam petala elektron seterusnya yang tidak terisi. Pengisian yang lemah pada kulit elektron keempat dengan elektron membawa kepada fakta bahawa nukleus atom sangat lemah memegang yang paling luar - elektron kesembilan belas, dan oleh itu yang terakhir dapat dengan mudah dikeluarkan dari atom. …
Atau, sebagai contoh, atom oksigen mempunyai lapan elektron, dua daripadanya mengisi sepenuhnya kulit pertama, dan enam lagi terletak di kulit kedua. Oleh itu, untuk penyiapan lengkap pembinaan kulit elektron kedua dalam atom oksigen, ia hanya kekurangan dua elektron. Oleh itu, atom oksigen bukan sahaja memegang kuat enam elektronnya dalam kulit kedua, tetapi juga mempunyai keupayaan untuk menarik dua elektron yang hilang kepada dirinya sendiri untuk mengisi kulit elektron kedua. Ini dicapainya melalui gabungan kimia dengan atom-atom unsur tersebut di mana elektron luar dikaitkan dengan lemah dengan nukleusnya.
Unsur kimia yang atomnya tidak mempunyai lapisan elektron luar yang diisi sepenuhnya dengan elektron, sebagai peraturan, aktif secara kimia, iaitu, mereka secara rela memasuki interaksi kimia.
Jadi, elektron-elektron dalam atom unsur-unsur kimia disusun dalam susunan yang ditetapkan dengan ketat, dan sebarang perubahan dalam susunan ruang atau kuantitinya dalam kulit elektron atom membawa kepada perubahan dalam sifat fiziko-kimia yang terakhir.
Kesamaan bilangan elektron dan proton dalam sistem atom adalah sebab mengapa jumlah cas elektriknya adalah sifar. Jika kesamaan bilangan elektron dan proton dalam sistem atom dilanggar, maka atom menjadi sistem bercas elektrik.
Atom dalam sistem yang keseimbangan cas elektrik bertentangan terganggu kerana fakta bahawa ia telah kehilangan sebahagian daripada elektronnya atau, sebaliknya, telah memperoleh lebihan daripadanya, dipanggil ion.
Sebaliknya, jika atom memperoleh lebihan bilangan elektron, ia menjadi ion negatif. Contohnya, atom klorin yang telah menerima satu elektron tambahan menjadi ion klorin negatif bercas tunggal Cl-... Atom oksigen yang telah menerima dua elektron tambahan menjadi ion oksigen negatif bercas berganda O, dan seterusnya.
Atom yang telah menjadi ion menjadi sistem bercas elektrik berkenaan dengan persekitaran luaran. Dan ini bermakna bahawa atom mula memiliki medan elektrik, bersama-sama dengannya ia membentuk satu sistem bahan tunggal, dan melalui medan ini ia menjalankan interaksi elektrik dengan zarah bercas elektrik lain bahan - ion, elektron, nukleus atom bercas positif, dan lain-lain.
Keupayaan ion yang berbeza untuk menarik antara satu sama lain adalah sebab mereka bergabung secara kimia, membentuk zarah jirim yang lebih kompleks - molekul.
Kesimpulannya, perlu diingatkan bahawa dimensi atom adalah sangat besar berbanding dengan dimensi zarah sebenar yang mana ia terdiri. Nukleus atom yang paling kompleks, bersama-sama dengan semua elektron, menduduki satu bilion daripada isipadu atom. Pengiraan mudah menunjukkan bahawa jika satu meter padu platinum boleh ditekan dengan ketat sehingga ruang intra-atom dan antara-atom hilang, maka isipadu bersamaan kira-kira satu milimeter padu akan diperolehi.