I. II. Am văzut ce este un atom. Atomii sunt compuşi din protoni, neutroni şi electroni. Protonii sunt situaţi în nucleul atomului şi au sarcină electrică pozitivă. Şi neutronii sunt situaţi tot în nucleu, dar aceştia nu au sarcină electrică. Protonii şi neutronii mai sunt cunoscuţi şi sub denumirea de nucleoni. Electronii formează un larg nor electronic ce înconjoară nucleul. Aceştia sunt de aproximativ 1800 de ori mai puţin masivi decât protonii şi neutronii. Desigur, protonii şi neutronii sunt formaţi din particule subatomice mai mici, dar acest lucru nu afectă felul în care atomii se comportă în reacţiile chimice, deci nu vom trata acest aspect în cadrul acestei prezentări. Configuraţia electronică este cea care stabileşte cum se comportă un atom în cadrul unei reacţii chimice. Atomii unui element cedează, donează sau pun în comun electroni cu alţi atomi în timpul reacţiei. Numărul de protoni nu este niciodată afectat într-o reacţie chimică. Dacă numărul protonilor dintr-un atom s-ar schimba, atunci atomul ar deveni un atom al altui element chimic. Imaginea unui atom al elementului beriliu, cu patru electroni şi patru protoni.
III. Izotopii şi proprietăţile lor
Atomii sunt caracterizaţi prin două numere. Izotopii sunt specii ale aceluiaşi atom, ce au numărul atomic egal, dar un număr de masă diferit. Ei au un număr diferit de neutroni în nucleu.
IV. Ionizarea şi măsurarea masei atomice
Tot aerul din spectrometru este pompat afară mai întâi. Apoi o mostră a unui element sau compus, aflată în stare gazoasă, este introdusă în spectrometrul de masă. Este bombardată cu electroni pentru ca atomii ce o compun să fie transformaţi în ioni pozitivi. Apoi, ionii sunt acceleraţi de un câmp electric, iar mai apoi traiectoria lor este schimbată de un câmp magnetic. Odată schimbată traiectoria ionilor, începe detectarea lor. Ionii cu masă mai mică sunt detectaţi primii. Detectorul este conectat la un calculator care calculează raportul dintre masa şi sarcina fiecărui ion, precum şi abundenţa sa relativă faţă de cea a celui mai abundent ion.
V. Configuraţia electronică şi orbitali
Configuraţia electronică a unui atom descrie aranjarea electronilor săi în diferiţi orbitali. Un orbital este pur şi simplu acel loc din spaţiu unde este cel mai probabil să găsim un electron. Se cunosc patru feluri de orbitali: s, p, d şi f. Forma orbitalilor de tip d şi f este destul de complexă şi nu este studiată la nivel de liceu.
VI. Tabelul periodic, grupele şi perioadele
Înţelegerea tabelului periodic al elementelor, construit de chimistul rus Mendeleev, este necesară pentru înţelegerea chimiei. a. Grupele sunt coloanele verticale din tabel. În grupe, elementele au proprietăţi similare sau chiar identice. Primele două grupe formează blocul de elemente s. Aceste elemente au ultimul electron într-un orbital de tip s. Prima grupă este grupa metalelor alcaline, iar cea de-a doua este grupa metalelor alcalino-pământoase. Elementele din grupele III-XII formează blocul elementelor d, având ultimul electron într-un orbital de tip d. Acestea sunt grupele metalelor tranziţionale. Elementele din grupele XIII-XVIII formează blocul elementelor p, elemente ce au ultimul electron într-un orbital de tip p. Grupa a XVII-a este cunoscută ca şi grupa halogenilor, iar ultima grupă, a XVIII-a, este grupa gazelor rare sau nobile. Acestea din urmă sunt foarte slab reactive, având ultimul strat electronic complet. Astfel, ele nu au nevoie nici să cedeze, nici să primească electroni pentru a avea ultimul strat complet. Desigur, există şi un bloc al elementelor cu ultimul electron într-un orbital de tip f, acestea sunt lantanidele şi actinidele. Ele sunt trecute sub tabelul periodic. b. Perioadele sunt liniile orizontale din tabel.
Perioadele mai includ şi o descriere a sarcinii electrice ca proprietate fundamentală a materiei: existenţa a două tipuri de sarcină, pozitivă şi negativă, determinate de electroni şi protoni. Materia încărcată electric este influenţată de câmpul electric, şi în acelaşi timp produce câmp electric. Interacţiunea dintre o sarcină în mişcare şi un câmp electromagnetic este sursa forţei electromagnetice, una dintre cele patru forţe fundamentale. Sarcina electrică este conservată. În sistemul SI, sarcina elementară e ≡ 1,602 × 10−19 C reprezintă cea mai mică cantitate discretă de sarcină. Electronii au sarcina -1, iar protonii +1. Sarcina este o proprietate a particulelor; o sarcină nu poate fi creată sau distrusă, ci transferată. Într-un atom neutru din punct de vedere electric, sarcina totală a electronilor este egală cu cea a nucleului. Ionul rezultă prin îndepărtarea sau adăugarea de electroni. Ridicarea poveştilor despre modul în care electronii şi nucleul se distribuie în atom a fost marcată de experimentele lui Thomson, Rutherford şi Chadwick.
- O expunere cronologică despre descoperiri: electronii ca particule înrzicite în catode, nucleul pozitiv în centrul atomului, existenţa neutronului; apoi evoluţia către înţelegerea structurii atomice actuale.
- Definiţii ale sarcinii electrică, conservarea acesteia şi unitatea coulomb; caracterizarea sarcinilor legate şi libere în contextul macroscopic al materiei.
- Legături între structura electronică, configuraţia orbitalilor, şi comportamentul chimic al atomilor în reacţii.
În final, atomii pot avea număr diferit de protoni (număr atomic) şi de neutroni (număr de masă), iar electronii asigură neutralitatea sau conferă sarcină netă prin dezechilibre la nivel de nor electronic. Neutronul, deşi electric neutru în esenţă, are masă comparabilă cu cea a protonului, iar distribuţia particulelor şi masa lor influenţează proprietăţile nucleului şi stabilitatea izotopilor. Sursa: University Physics (OpenStax), traducere de Nicolae Sfetcu.
Ce Sunt Atomii ?
| Componentă | Descriere |
|---|---|
| Electron | Sarcină negativă, masă foarte mică, orbitează în jurul nucleului |
| Proton | Sarcină pozitivă, masă mare, în nucleu |
| Neutron | Sarcină neutră, masă similară cu protonul, în nucleu |
tags: #sarcina #electrica #a #atomului #din #grupa