Innehåll
- Vad är några exempel på atomer?
- Vad heter atomens namn?
- Vilka är de olika typerna av atomer?
- Vad är föreningar och molekyler?
- Vilka är de viktigaste elementen?
- Vad är isotoper?
Atomer är bäst tänkta som de minsta odelbara bitarna av vanlig materia. Faktum är att deras namn härstammar från det grekiska för "kan inte klippas." Atomer består av protoner, neutroner och elektroner, även om den minsta och enklaste typen, väteatomen, inte innehåller några neutroner.
Ett element är materie som består av en enda typ av atom. När du tittar på elementets periodiska tabell upptas varje ruta du ser av ett ämne med ett unikt arrangemang av protoner och neutroner. I det speciella fallet där endast en enda atom i ett element är närvarande är definitionen av "atom" och "element" identiska. Alternativt kan du ha 10 eller 100 eller 1 000 000 ton material som endast består av ett enda element, så länge varje atom i den jätte massan är identisk. Sagt något annorlunda, när du presenteras med en atom och ett element och berättade att bara en är mikroskopisk, vet du vilket är ett exempel på ett element (även om inte alla aggregeringar av ett enda element, naturligtvis, är tillräckligt stora för att ses med blotta ögat eller till och med ett konventionellt mikroskop).
Vad är några exempel på atomer?
Exempel på atomer som du nästan säkert har hört talas om - såvida du inte bara landade här från en annan planet, eller kanske i ett parallellt universum där atomerna själva är okända - inkluderar väte, syre och kol, på ett minimum . Väte och syre är de två atomerna i vatten, med den kemiska formeln för vatten är H2O för en molekyl vatten innehåller två väteatomer och en syreatom. Observera att vatten, även om det inte kan förlora någon av sina beståndsdelar och fortfarande vara vatten, inte är ett element, eftersom inte alla dess atomer är identiska. Istället är det en förening. (Mer om denna nomenklatur snart.)
Varje atom kan innehålla tre olika komponenter: protoner, neutroner och elektroner. I själva verket innehåller varje atom förutom väteatomen minst en av vardera; väte består av en proton och en elektron, men har inga neutroner. Protoner och neutroner har nästan samma massa, med en protons 1,6726231 x 10-27 kg och den för en elektron som är 1,6749286 x 10-27 kg. Elektroner är fortfarande tunnare, så mycket att deras kombinerade massa kan försummas för praktiska ändamål när man beräknar massan för en given atom. En elektron har en massa av 9,1093897 x 10-31 kg.
Atomer i deras elementära form innehåller lika många protoner och elektroner. En proton har en liten positiv elektrisk laddning, betecknad +1, medan en elektron bär en laddning av -1. Neutroner har ingen laddning, så en vanlig atom har ingen nettoladd eftersom protonens positiva laddning och elektronernas negativa laddning avbryter varandra. Vissa atomer har dock ojämna antal protoner och elektroner och har således en nettoladdning (t.ex. -2 eller +3); dessa atomer kallas joner.
Fysiskt är atomer arrangerade ungefär som solsystemet, med mindre bitar av material som snurrar runt det mycket mer massiva centrum. I astronomi är dock gravitationskraften det som håller planeterna att kretsa kring solen; i atomer är det en elektrostatisk kraft. Protonerna och neutronerna i en atom klumpar sig samman för att bilda centrum, kallad kärnan. Eftersom kärnan endast innehåller positiva och icke-laddande bärande komponenter är den positivt laddad. Elektronerna finns under tiden i ett moln runt kärnan, dras till den av dess positiva laddning. Positionen för en elektron när som helst kan inte vara exakt känd, men dess sannolikhet att befinna sig på en given plats i rymden kan beräknas med hög noggrannhet. Denna osäkerhet utgör grunden för kvantfysik, ett växande fält som har flyttat från det teoretiska till ett antal viktiga tillämpningar inom teknik och datateknik.
Vad heter atomens namn?
Elementens periodiska tabell är ett universellt medel för forskare och studenter som börjar att bekanta sig med namnen på alla olika atomer, tillsammans med en sammanfattning av deras kritiska egenskaper. Dessa finns i varje kemibok och på obegränsade platser online. Du bör ha en behändig referens när du läser detta avsnitt.
Den periodiska tabellen innehåller namnen och förkortningarna med en eller två bokstäver för alla 103 element, eller om du föredrar, atomtyper. 92 av dessa förekommer naturligt, medan de tyngsta 11, numrerade 93 till 103, har producerats endast under laboratorieförhållanden. Varje elementnummer i den periodiska tabellen motsvarar dess atomnummer och därmed antalet protoner som den innehåller. Rutan i tabellen som motsvarar ett element visar vanligtvis sin atommassa - det vill säga den totala massan för dess protoner, neutroner och elektroner - på botten av rutan, under atomens namn. Eftersom detta för praktiska ändamål uppgår till massan för protonerna och neutronerna enbart, och eftersom protoner och neutroner har mycket nära samma massa, kan du härleda hur många neutroner en atom har genom att subtrahera sitt atomnummer (antalet protoner) från atommassan och avrundningen. Till exempel är natrium (Na) nummer 11 i den periodiska tabellen och har en massa på 22,99 atommasseenheter (amu). När du avrundar detta till 23 kan du sedan beräkna att natrium måste ha 23 - 11 = 12 neutroner.
Från allt ovanstående kan du samla att atomer blir tyngre när man rör sig från vänster till höger och från topp till botten i tabellen, som att läsa en sida i bok där varje nytt ord bara är lite större än föregående ord.
Element kan existera som fasta ämnen, vätskor eller gaser i deras ursprungliga tillstånd. Kol (C) är ett exempel på ett fast ämne; kvicksilver (Hg), som finns i "gamla skolan" termometrar, är en vätska; och väte (H) existerar som en gas. De kan grupperas med hjälp av den periodiska tabellen i kategorier utifrån deras fysiska egenskaper. Ett bekvämt sätt att dela upp dem är i metaller och icke-metaller. Metaller innehåller sex undertyper, medan icke-metaller bara har två. (Bor, arsen, kisel, germanium, antimon, tellur och astatin betraktas som metalloider.)
Den periodiska tabellen innehåller 18 kolumner, men inte alla möjliga utrymmen i varje kolumn är upptagna. Den första kompletta raden - det vill säga den första instansen av alla 18 kolumner som innehåller ett element - börjar med element nummer 19 (K eller kalium) och slutar med nummer 36 (Kr eller krypton). Detta verkar besvärligt med en överblick, men det garanterar att atomer med liknande egenskaper när det gäller deras bindningsbeteende och andra variabler förblir i lätt identifierade rader, kolumner eller andra grupper i tabellen.
Vilka är de olika typerna av atomer?
Isotoper är olika atomer som har samma atomantal och är därmed samma element, men har olika antal neutroner. De varierar därför i sin atommassa. Mer information om isotoper visas i ett efterföljande avsnitt.
Bindningsbeteende är ett av olika kriterier genom vilka atomer kan separeras. Till exempel kallas de sex naturligt förekommande elementen i kolumn 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) ädelgaser eftersom de är väsentligen icke-reaktiva med andra element; detta påminner om hur medlemmar av adelsklasserna i gamla tider inte blandade sig med vanliga folk.
Metaller kan delas in i sex typer (alkali, alkalisk jord, övergång, post-övergång, och actinoiderna och lanthanoiderna). Dessa faller i olika regioner i den periodiska tabellen. Majoriteten av elementen är metaller av något slag, men de 17 icke-metallerna innehåller några av de bättre kända atomerna, inklusive syre, kväve, svavel och fosfor, som alla är livsviktiga.
Vad är föreningar och molekyler?
En förening är tillverkad av ett eller flera element. Till exempel är vatten en förening. Men du kan också ha ett eller flera element eller föreningar löst i en annan, flytande förening (vanligtvis vatten), som socker upplöst i vatten. Detta är ett exempel på en lösning eftersom molekylerna i det lösta ämnet (det upplösta fasta ämnet) inte binder till molekylerna i lösta ämnen (som vatten, etanol eller vad har du).
Den minsta enheten i en förening kallas en molekyl. Förhållandet mellan atomer och element speglar förhållandet mellan molekyler och föreningar. Om du har en bit av rent natrium, ett element och minskar det till dess minsta möjliga storlek, är det som återstår en natriumatom. Om du har en samling ren natriumklorid (bordsalt; NaCl) och reducerar den till den minsta som det kan ta medan du bibehåller alla dess fysikaliska och kemiska egenskaper, sitter du kvar med en natriumkloridmolekyl.
Vilka är de viktigaste elementen?
De tio vanligaste elementen på jorden utgör cirka 99 procent av massan av alla element som finns över hela planeten, inklusive i atmosfären. Syre (O) står för 46,6 procent av jordens massa. Kisel (Si) står för 27,7 procent, medan aluminium (Al) checkar in på 8,1 procent och järn (Fe) på 5,0 procent. De nästa fyra rikligaste finns alla som elektrolyter i människokroppen: Kalcium (Ca) vid 3,6 procent, natrium (Na) vid 2,8 procent, kalium (K) vid 2,6 procent och magnesium (Mg) vid 2,1 procent.
Element som finns i betydande mängder i synlig form, eller element som bara är ökända, kan betraktas som huvudelement i någon mening. När du tittar på rent guld, vare sig det är en liten fling eller en stor tegel (det senare är osannolikt!), Tittar du på ett enda element. Det guldstycket skulle fortfarande betraktas som guld även om alla utom en enda atom återstod. Å andra sidan, som NASA noterar, kan ett guldmynt ha cirka 20 000 000 000 000 000 000 guldatomer beroende på myntens storlek.
Vad är isotoper?
Ett isotop är en variant av en atom, på samma sätt som en Doberman Pinscher är en variant av en hund. En viktig egenskap hos en viss typ av atom, kommer du att komma ihåg, att dess atomantal, och därmed antalet protoner som den innehåller, inte kan förändras. Därför, om atomer ska komma i varianter, måste denna variation vara resultatet av skillnader i neutronantal.
De flesta element har en enda stabil isotop, vilket är den form i vilket elementet oftast finns. Vissa element finns dock naturligt som en blandning av isotoper. Till exempel består järn (Fe) av cirka 5 845 procent av 54Fe 91,754 procent av 56Fe, 2.119 procent av 57Fe och 0,282 procent av 58Fe. Superskripten på vänster sida av elementförkortningarna anger antalet protoner plus neutroner. Eftersom atomantalet järn är 26 har de ovan listade isotoperna i ordning 28, 30, 31 och 32 neutroner.
Alla isotoper av en given atom har samma kemiska egenskaper, vilket innebär att deras bindningsbeteende är densamma. Deras fysiska egenskaper, såsom deras massor, kokpunkter och smältpunkter, är olika och är de medel som används för att skilja mellan dem.