Jak zbudowany jest atom?

W centrum atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro atomowe, wokół którego poruszają się ujemnie naładowane cząstki – elektrony. Te poruszające się wokół jądra atomowego tworzą tak zwaną chmurę elektronową.

Jądro atomowe jest zbudowane z protonów (cząstek o ładunku dodatnim) i neutronów (cząstek elektrycznie obojętnych).

Atom jest elektrycznie obojętny. Dlatego liczba elektronów w atomie danego pierwiastka chemicznego jest równa liczbie protonów.

Atomy, które należą do tego samego pierwiastka chemicznego, mają jednakową liczbę elektronów i protonów.

R7h3SmWp8Fotl

Ilustracja przedstawia schemat budowy atomu helu. Po lewej stronie znajduje się małe niebieskie koło, symbolizujące jądro atomu otoczone dużym fioletowym kołem z rozmytymi krawędziami, opisanym jako „chmura elektronowa". Po prawej stronie rysunku znajduje się zbliżenie na jądro. Niebieskie koło zawiera wewnątrz siebie dwa mniejsze koła czerwone podpisane jako „protony" oraz dwa mniejsze koła białe podpisane jako „neutrony".

Jak opisujemy atomy?

Do opisu atomów wykorzystujemy liczbę atomową, zwaną również liczbą porządkową ($\text{Z}$), i liczbę masową ($\text{A}$).

Atom opisujemy symbolicznie, stosując zaprezentowaną poniżej notację.

R4wdGYDY6d6VD

Z lewej strony ilustracji znajduje się duża, czarna litera $\text{E}$, po jej lewej stronie w indeksie górnym znajduje się mniejsza czerwona litera $\text{A}$, a w indeksie dolnym również mniejsza niebieska litera $\text{Z}$. Po prawej stronie znajduje się wyjaśnienie wszystkich oznaczeń. $\text{E}$ — symbol pierwiastka, którego atom jest opisywany. $\text{A}$ — liczba masowa równa się liczba nukleonów równa się liczba protonów plus liczba neutronów. $\text{Z}$ — liczba atomowa równa się liczba protonów w jądrze atomu równa się liczba elektronów poruszających się w przestrzeni wokół jądra atomu.

Liczba neutronów nie ma wpływu na przynależność atomu do danego pierwiastka.

RKGEr3tGexbuV

Ilustracja przedstawia schemat budowy atomu helu. Po lewej stronie znajduje się małe niebieskie koło, symbolizujące jądro atomu otoczone dużym fioletowym kołem z rozmytymi krawędziami, oznaczającym obszar występowania elektronów. Same elektrony w liczbie dwóch zaznaczone są w postaci plam o rozmytych krawędziach, co ma symbolizować niemożność dokładnego stwierdzenia ich położenia i kierunku ruchu. Po prawej stronie rysunku znajduje się zbliżenie na jądro. Niebieskie koło zawiera wewnątrz dwa mniejsze koła czerwone podpisane jako protony oraz dwa mniejsze koła białe podpisane jako neutrony.

* Ujemny ładunek elektronu i dodatni ładunek protonu mają tę samą wartość bezwzględną (różnią się tylko znakami). Ustalono, że ładunek ujemny elektronu jest elementarnym ładunkiem ujemnym. Zatem proton ma elementarny ładunek dodatni.

RAHeuy4iGZW2A

Ilustracja przedstawia rysunki schematów atomu wodoru z lewej strony i atomu uranu z prawej strony. Są to odpowiednio najmniejszy i największy atom występujący na Ziemi naturalnie. Model atomu wodoru składa się z jądra zawierającego jeden proton w postaci czerwonego koła i jednej powłoki elektronowej z jednym elektronem. Obok widnieją dane liczbowe: średnica = 62 pikometry, liczba elektronów = 1, liczba protonów = 1. Model atomu uranu składa się z jądra zawierającego 92 protony oraz pewną nieokreśloną bliżej liczbę kulek niebieskich, czyli neutronów. Dookoła jądra zaznaczonych jest 7 powłok elektronowych z łącznie 92 elektronami. Obok widnieją dane liczbowe: średnica = 312 pikometrów, liczba elektronów = 92, liczba protonów = 92.

Opisujemy atomy

Aby opisać atom, należy podać liczby protonów (lub elektronów) i neutronów, wchodzących w jego skład.

Atomy można opisywać na różne sposoby – da się je narysować, scharakteryzować słownie bądź również przedstawić w tabeli. Choć istnieje wiele sposobów prezentacji budowy atomu, chemicy wykorzystują tylko jeden – opisują atomy za pomocą dwóch liczb: atomowej i masowej.

Liczba atomowa ($\text{Z}$) to liczba protonów w jądrze, natomiast liczba masowa ($\text{A}$) to liczba nukleonów (suma protonów i neutronów).

Liczby te umieszcza się w odpowiedniej kolejności i w konkretnym miejscu przy symbolu pierwiastka. Z lewej strony symbolu w indeksie górnym umieszcza się liczbę masową $\text{A}$, a w indeksie dolnym – liczbę atomową $\text{Z: }{}_{\text{Z}}{}^{\text{A}}\text{E}$.

RMxqlHzEKyOVt

Ilustracja przedstawia schemat opisywania atomu za pomocą symboli. Z lewej strony widnieje wzór ogólny składający się z litery E oraz poprzedzających ją liter A i Z, przy czym A znajduje się w tak zwanym indeksie górnym, czyli jest mniejsza i przylega do górnej części litery E  przed literą E, a Z znajduje się w indeksie dolnym przed literą E, czyli jest mniejsza i przylega do dolnej części litery E. Po prawej stronie tego wzoru ogólnego znajdują się wyjaśnienia liter. I tak E to symbol pierwiastka, którego atom jest opisywany. A to liczba masowa, czyli liczba nukleonów uzyskana przez zsumowanie liczby protonów i neutronów w jądrze. Z to liczba atomowa wynosząca tyle, ile wynosi liczba protonów w jądrze atomu oraz ile wynosi liczba elektronów poruszających się w przestrzeni wokół jądra.

Podsumowanie

• Podstawowym elementem, który buduje materię, jest atom.

• Atom jest zbudowany z jądra i poruszających się wokół niego elektronów (ujemnie naładowanych cząstek).

• Jądro atomowe zajmuje centrum atomu i składa się z nukleonów, którymi są protony (cząstki o ładunku dodatnim) i neutrony (cząstki, które nie posiadają ładunku elektrycznego).

• W jądrze atomowym jest skupiona prawie cała masa atomu.

• Liczba elektronów i protonów w atomie jest jednakowa.

• Atomy opisuje się za pomocą liczby masowej ($\text{A}$) i liczby atomowej ($\text{Z}$) – ${}_{\text{Z}}{}^{\text{A}}\text{E}$.

• Liczba atomowa opisuje, ile protonów tworzy jądro atomowe i ile elektronów znajduje się w chmurze elektronowej.

• Liczba masowa to suma liczby protonów i liczby neutronów w jądrze atomu.

Słownik