Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret

Atom

Tartalomjegyzékhez Világképem <  (Hadron-időszak, Anyag-időszak)     

 

Atom - Atommag - Elektronszerkezet

 

A kémiában az atom a kémiai elemek legkisebb olyan mennyisége, ami még őrzi az elem kémiai tulajdonságait. Ilyen értelemben az atomok a molekulák és az anyag alapvető összetevői.

 

A modern természettudományok kísérletileg igazolták azt, hogy az anyag ilyen részecskékből áll, ezeket kezdetben oszthatatlannak gondolták. Később azonban bebizonyosodott, hogy nevükkel ellentétben az atomok maguk is szubatomi részecskékből épülnek fel.

 

Az atom a filozófiában valaminek – például a térnek, az időnek, a folytonosságnak, vagy az anyagnak – a valamilyen szempontból való elemi, tovább már nem osztható egységeit jelenti (atomosz gör. „oszthatatlan”). A fizikában ezeket elemi részecskéknek nevezzük.

 

Az atom átmérője 100 pm (10−10 m) nagyságrendű; térfogatának nagy része (köznapi értelemben, látszólag) üres.

 

A hidrogén kovalens atomsugara 37 pm. A nátrium kovalens atomsugara 154 pm. A cézium kovalens atomsugara 225 pm.

 

Az elemek atomsugarai a csoportban lefelé haladva nőnek, új elektronhéjak hozzáadódásával, illetve balról jobbra haladva csökkennek, a protonok számának növekedésével.

 

 

          Atommag          Atom - Atommag - Elektronszerkezet

 

Az atom középpontjában található egy nagyon kis méretű atommag: tipikus átmérője 10 fm (10−14 m). A nagyságrendi különbség annyit jelent, hogy ha egy atomot 100 méter átmérőnyire nagyítanánk (mint egy nagyobb vár vagy egy harmincemeletes toronyház), akkor atommagja mindössze kavics méretű lenne (1 cm).

 

Ez a parányi atommag hordozza az atom tömegének szinte teljes egészét. Mivel csak protonokból és neutronokból (közös nevükön: nukleonokból) áll, az atommag töltése pozitív. A teljes atom azonban semleges, mivel a protonok töltését alapesetben azonos számú elektron egyensúlyozza ki. Az atom üresen maradó térfogatának nagy részét elektronok töltik ki, amelyek bizonyos gömbfelületek, ún. héjak mentén haladnak, és együttesen alkotják az elektronfelhőt.

 

 

Az atomokat általában rendszámuk – ami a magban levő protonok száma – alapján osztályozzuk. Az azonos rendszámú atomok kémiai tulajdonságai, valamint fizikai tulajdonságainak nagy része ugyanaz. A már felfedezett atomokat a periódusos rendszer sorolja fel. A legegyszerűbb atom a hidrogénatom, amelynek rendszáma 1, és amit 1 proton alkot 1 elektronnal. A tudományban nagy érdeklődésnek örvendett, különösen a kvantumelmélet fejlődésének korai szakaszában.

 

Az azonos rendszámú, de különböző neutronszámú atomokat izotópoknak hívjuk: eltérő neutronszámuk miatt a tömegük is különböző. Az izotópok kémiai tulajdonságai közelítőleg megegyeznek, de élettartamuk rendkívül eltérő lehet. A természetben rendszerint valamelyik izotóp van túlsúlyban: a hidrogén izotópjai közül például 6500 db 1-es tömegszámú atomra jut egy db 2-es tömegszámú izotóp.

          Elektronszerkezet.           Atom - Atommag - Elektronszerkezet

Az atomok kémiai viselkedését leginkább elektronjainak kölcsönhatásai határozzák meg, különösképpen a legkülső héjon levőké, amiket vegyértékelektronoknak hívunk. A belső héjakon levő ún. törzselektronok játszanak ugyan szerepet, de leginkább az atommag pozitív töltésének árnyékolásában.

Mint minden fizikai és kémiai rendszerben, az atomokban is erős a késztetés az energiaminimum elérésére. Ezt az atomok az ún. nemesgáz-konfiguráció kialakításával érik el: legkülső elektronhéjuk ilyenkor teljesen fel van töltve elektronokkal. Ilyen állapot elérésére kémiai reakciókban nyílik mód az atomok számára, vagyis megfordítva: a kémiai reakciók „motorja” az energiaminimumra, illetve a nemesgáz-konfiguráció elérésére való törekvés.

Elektronok megosztása esetén kovalens kötés formálódik a két atom között, ez az atomok közötti legerősebb kötés. Ha egy vagy több elektront teljesen elvonunk egy atomtól, vagy hozzáadunk egy atomhoz, akkor ion jön létre. Az ionok elektromos töltéssel rendelkeznek, mivel a bennük levő protonok és elektronok száma különbözik. Elektrontöbblet esetén negatív ion jön létre (anion), elektronhiány esetén pedig pozitív töltésű (kation). A kationok és anionok a Coulomb-erővel vonzzák egymást. Az így létrejövő kötést ionos kötésnek hívjuk, ami a kovalens kötésnél gyengébb.

A kovalens kötés azt jelenti, hogy az atomok az elektronjaikat egyenlően megosztják, míg az ionos azt, hogy az elektronok teljesen az anionhoz rendelődnek. Kis számú extrém esettől eltekintve azonban egyik kép sem teljesen pontos. Az esetek többségében a kovalens kötés során az elektronok egyenlőtlenül osztódnak meg, több időt töltve az elektronegatívabb atom körül, így némi ionos jelleget adva a kovalens kötésnek. Hasonlóképpen ionos kötés esetén az elektronok idejük kis részét az elektropozitívabb atom körül töltik, kissé kovalens jellegűvé téve az ionos kötést.

Atom - Atommag - Elektronszerkezet

Tartalomjegyzékhez Világképem <  (Hadron-időszak)     

-------------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/Atom

http://prezi.com/lfghyqjhmtjb/kiserettsegi-atomfizika/