Aatomistruktuur: määratlus, teooria, mudel ja areng

Atomi mõistmine

Aatom on aine põhiühik, mis koosneb tuumast ja seda ümbritsevast negatiivselt laetud elektronide pilvest. Aatomituum koosneb positiivselt laetud prootonitest ja neutraalselt laetud neutronitest (välja arvatud vesinik-1 aatomi tuum, milles pole neutrone). Aatomi elektronid on aatomituumaga seotud elektromagnetiliste jõudude abil. Selline aatomite rühm võib ka üksteisega siduda ja moodustada molekuli.

Aatomid, mis sisaldavad sama arvu prootoneid ja elektrone, on neutraalsed, samas kui erineva arvu prootoneid ja elektrone sisaldavad aatomid on positiivsed või negatiivsed ning neid nimetatakse ioonideks. Aatomid on rühmitatud prootonite ja neutronite arvu järgi aatomituumas. Prootonite arv aatomis määrab aatomi keemilise elemendi ja neutronite arv selle elemendi isotoobi.

Termin aatom pärineb kreeka keelest (ἄτομος / átomos, -τεμνω), mis tähendab jagamatut või jagamatut. Aatomi kui jagamatu komponendi kontseptsiooni pakkusid esmakordselt välja India ja Kreeka filosoofid.

17. ja 18. sajandil panid keemikud selle idee aluse, näidates, et teatud aineid ei saa keemiliste meetoditega edasi jagada. 19. sajandi lõpul ja 20. sajandi alguses õnnestus füüsikutel avastada aatomite struktuur ja subatoomilised komponendid, tõestades, et „aatom” oli jagamatu. Füüsikute kasutatud kvantmehaanika põhimõtetel õnnestus hiljem aatom modelleerida. [1]
Igapäevastes vaatlustes peetakse aatomeid suhteliselt väga väikesteks objektideks, mille mass on proportsionaalselt väike.

Aatomeid saab jälgida ainult spetsiaalsete seadmete, näiteks aatomijõumikroskoobi abil. Üle 99,9% aatomimassist on tsentreeritud aatomituumas, [märkus 1] prootonite ja neutronitega, mille mass on peaaegu sama. Igal elemendil on vähemalt üks ebastabiilse tuumaga isotoop, mis võib radioaktiivselt laguneda. Selle tulemuseks võib olla transmutatsioon, mis muudab tuumas prootonite ja neutronite arvu. [2] Aatomitega seotud elektronid sisaldavad mitmeid energiatasemeid, või orbitaalid, mis on stabiilsed ja võivad nende tasemete vahel liikuda, neelates või eraldades footoneid, mis vastavad nende vahelisele energia erinevusele tasemel. Aatomi elektronid määravad elemendi keemilised omadused ja mõjutavad aatomi magnetilisi omadusi.

---

Aatomiteooria

• John Daltoni aatomiteooria

Aastal 1803 esitas John Dalton oma arvamuse aatomi kohta. Daltoni aatomiteooria põhineb kahel seadusel, nimelt massi jäävuse seadusel (Lavoisieri seadus) ja fikseeritud paigutuse seadusel (Proutsi seadus). Lavosier märkis, et "ainete kogu mass enne reaktsiooni on alati võrdne reaktsioonisaaduste kogumassiga". Kuigi Prouts väitis, et "ühendi elementide masside suhe on alati konstantne". Nendest kahest seadusest esitas Dalton oma arvamuse aatomi kohta järgmiselt:

1. Aatom on aine väikseim osa, mida ei saa enam jagada
2. Aatomit kirjeldatakse kui väga väikest tahket palli, elemendil on identsed ja erinevad aatomid erinevate elementide jaoks, mis pole kindlad
3. Aatomid ühendavad ühendid lihtsa ja täisarvu suhtega. Näiteks koosneb vesi vesinikuaatomitest ja hapnikuaatomitest
4. Keemiline reaktsioon on aatomite eraldamine, kombineerimine või ümberkorraldamine, nii et aatomeid ei saa luua ega hävitada.

Nõrkused: Daltoni teooria ei selgita ühendlahuste ja elektrivoolu juhtivuse suhet.

---

• Aatomiteooria J. J. Thomson

Tuginedes William Crookersi täiustatud katooditoru leiutisele, J.J. Thomson uuris rohkem katoodkiirte kohta ja saab veenduda, et katoodkiired on osakesed, kuna need suudavad pöörata katoodi ja anood. Selle katse tulemuste põhjal väitis Thomson, et katoodkiired on aatomid (subatoomsed osakesed), millel on negatiivne laeng ja mida edaspidi nimetatakse elektronideks.

Aatomid on neutraalsed osakesed, kuna elektronidel on negatiivne laeng, seega peab elektroni negatiivse laengu neutraliseerimiseks olema veel üks positiivse laenguga osake. Nende avastuste põhjal parandas Thomson Daltoni aatomiteooria nõrkused ja edendas oma aatomiteooriat, mida tuntakse Thomsoni aatomiteooriana. Mis ütleb, et:

"Aatomid on tahked pallid, millel on positiivne laeng ja mille sees on hajutatud elektronide negatiivsed laengud"

Seda aatomimudelit võib kirjeldada kui kooritud guajaavat. guajaavaseemned kirjeldavad elektrone, mis jaotuvad ühtlaselt guajaavilihast palli, mis Thomsoni aatomimudelis on analoogne tahke positiivse keraga. Thomsoni aatomimudelit võib kirjeldada järgmiselt:

Nõrkused: Thomsoni aatomimudeli nõrkus seisneb selles, et see ei suuda seletada positiivsete ja negatiivsete laengute paigutust aatomisfääris.

---

• Rutherfordi aatomiteooria

Rutherford ja kaks tema õpilast (Hans Geiger ja Erners Masreden) viisid õhukese kuldplaadi peal läbi katse, mida nimetatakse alfa hajutamiseks (). Varem leiti alfaosakesi, mis on positiivse laenguga osakesed, mis liiguvad sirgjooneliselt, suure läbitungimisjõuga, et nad saaksid läbi õhukeste paberilehtede. Katse eesmärk oli tegelikult Thomsoni arvamuse testimine, nimelt kas aatom on on tõesti positiivne kindel pall, mis alfaosakese tabamisel peegeldub või läbipaine. Nende vaatluste põhjal leiti, et kui alfaosakesed tulistati väga õhukese kuldplaadi pihta, anti enamus alfaosakestest edasi (nurkhälve on väiksem kui 1 °), kuid Marsdeni vaatluste põhjal saadi fakt, et üks 20 000 alfaosakest painutab 90 ° nurka isegi rohkem.
Esinevate sümptomite põhjal tehti järgmised järeldused:

1. Aatomid ei ole tahked pallid, sest peaaegu kõik alfaosakesed kanduvad edasi
2. Kui kuldplaati peetakse kuldaatomikihiks, siis kuldaatomites on väga väikesi osakesi, mis on positiivselt laetud.
3. Need osakesed on aatomituuma moodustavad osakesed, lähtudes asjaolust, et üks 20 000 alfaosakest paindub. Kui suhe 1: 20 000 on läbimõõdu suhe, siis on aatomituuma suurus ligikaudu 10 000 kogu aatomi suurusest väiksem.

Nende katsete põhjal saadud faktidele tuginedes pakkus Rutherford välja aatomimudeli nime all tuntud aatomi mudeli Rutherford, kes väitis, et aatom koosneb väga väikesest positiivselt laetud tuumast, mida ümbritsevad elektronid negatiivselt laetud. Rutherford kahtlustas, et aatomi tuumas on neutraalseid osakesi, mis toimivad positiivsete osakeste sidumiseks, nii et nad üksteist ei tõrjuks.

Nõrkused: ei oska seletada, miks elektronid aatomituumadesse ei lange.

---

• Bohri aatomiteooria

1913. aastal parandas Taani füüsik Neils Bohr Rutherfordi aatomi tõrke vesinikuaatomi spektri katsetega. Selle katsega õnnestus anda ülevaade elektronide olekust aatomituuma ümbritseva ala hõivamisel. Bohri selgitus vesiniku aatomi kohta hõlmas nelja postulaadi abil väljendatud Rutherfordi klassikalise teooria ja Plancki kvantteooria kombinatsiooni:

1. Vesiniku aatomis on ühe elektroni jaoks lubatud ainult teatud hulk orbiite. Seda orbiiti tuntakse kui elektroni statsionaarset liikumisolekut (settinud) ja see on ümmargune tee tuuma ümber.
2. Niikaua kui elektron on statsionaarsel orbiidil, jääb elektroni energia konstantseks, nii et kiirguse kujul energiat ei eraldata ega neelata.
3. Elektronid saavad liikuda ainult ühelt statsionaarselt orbiidilt teisele. Selles üleminekus osaleb teatud kogus energiat, mille suurus vastab Plancki võrrandile ΔE = hv.
4. Lubatud statsionaarsel rajal on teatud omadustega kogus, eriti omadus, mida nimetatakse nurkkiiruseks. Nurgamomendi suurus on h / 2∏ või nh / 2∏ kordne, kus n on täisarv ja h on Plancki konstant.

Aatomi Bohri mudeli järgi tiirlevad elektronid tuuma ümber spetsiifilistel orbiitidel, mida nimetatakse elektronkestadeks või energiatasanditeks. Madalaim energiatase on sisim elektroni kest, mida rohkem see välja tuleb, seda suurem on koore arv ja seda kõrgem energiatase.

Nõrkused: see aatomimudel ei suuda selgitada paljude elektronide aatomite värvispektrit.

---

• Kaasaegne aatomiteooria

Kvantmehaanilise aatomimudeli töötas välja Erwin Schrodinger (1926). Enne Saksamaalt pärit eksperti Werner Heisenbergi Erwin Schrodingerit töötanud välja kvantmehaanika teooria, mida nimetatakse määramatuse printsiibiks, nimelt "Positsiooni ja impulssi on võimatu kindlaks määrata" objekti samal ajal hoolikalt, saab kindlaks määrata tõenäosuse leida elektron tuumast teatud kaugusel aatom ".

Ruumi piirkonda tuuma ümber elektronide saamise tõenäosusega nimetatakse orbitaaliks. Orbitaalide kuju ja energiatase sõnastas Erwin Schrodinger. Erwin Schrodinger lahendas võrrandi lainefunktsiooni saamiseks, et kirjeldada kolme dimensiooniga elektronide leidmise võimaluse piire.

---

Aatomimudel ja struktuur

Aatomi mõiste esitas viienda sajandi alguses Democritus, kes väitis, et aatom on aatomi osa väikseim materjal, mida ei saa toona teadlaste jaoks küsimusteks jagada seda. Mõned teadlased, nagu Aristoteles ja Platon, ei suutnud seda mõistet aktsepteerida.

Edasistes arendustes viisid mitmed teadlased (keemikud ja füüsikud) läbi sellega seotud katseid. John Daltonist, J.J Thomsonist, Rutherfordist, Neils Bohrist kuni füüsikuteni nagu Erwin Schrodinger isegi seni, kuni Albert Einstein ja mitmed teised teadlased jätkavad parendamiseks teadusuuringuid aatomi mõiste. Millal

Siin on 5 kuulsat aatomiteooriat ja mudelit aatomi avastamise ajaloos:

---

• John Daltoni aatomistruktuur ja -mudel

Aastal 1808 avaldas John Dalton (inglise teadlane) oma arvamust aatomi kohta. Dalton sõnastas midagi, mis komponeerib jagamatu aine, mida me nimetame aatomiteks. Daltoni aatomi mõiste on palju üksikasjalikum ja konkreetsem kui Democrituse mõiste. Daltoni töö tulemused tähistasid keemilise progressi ajastu algust, eriti aatomite ja elementide valdkonnas.

Daltoni aatomiteooria põhineb kahel seadusel, nimelt massi jäävuse seadusel (Lavoisieri seadus) ja pideva paigutuse seadusel (Proutsi seadus). Daltoni aatomiteooria aluseks oleva hüpoteesi aine olemuse kohta võib kokku võtta järgmiselt: järgnev :

1. Elemendid koosnevad väga väikestest osakestest, mida nimetatakse aatomiteks. Elemendil, näiteks hapnikul, on aatomeid, mille suurus, mass ja keemilised omadused on identsed. Iga element koosneb erinevatest aatomitest, näiteks naatriumi (Na) moodustavad aatomid erinevad aatomitest, mis moodustavad elemendi hapniku (O). Dalton ei kirjeldanud aatomite struktuuri ega paigutust, ta ei teadnud, mis oli aatomi tegelik struktuur Dalton mõistis, et erinevate elementide omadustes on erinevusi, nii et Dalton jõudis järeldusele, et aatomid, mis neid moodustavad erinevad.
2. Ühendid koosnevad kahe või enama elemendi aatomitest lihtsas täisarvus või murdarvudes. Ühendi moodustamiseks ei ole vaja ainult vastava elemendi aatomeid, vaid ka konkreetset arvu neid aatomeid. See idee on Prousti konstantse proportsiooni "proovide" seaduse laiendus. Erinevad ained samast ühendist koosnevad alati sama massisuhtega elementidest sama". Näiteks koosneb liitvesi (H2O) 2 H aatomist ja 1 O aatomist suhtega 2: 1.
   ja see suhe on erinevatest kohtadest võetud vee puhul alati sama. Lisaks pideva võrdlemise seadusele toetab Daltoni hüpotees ka mitme võrdluse seadust, mis ütleb, et "kui kaks elementi võivad moodustada" rohkem kui üks ühend, siis esimese elemendi kindla massiga esimese elemendi massid on proportsionaalsed täisarvudena, mis väike ". Näiteks võivad süsinikuaatomid (C) moodustada hapniku aatomitega (O) ühendid CO ja CO2 hapniku ning CO ja CO2 suhtega (CO: CO2 on 1: 2).
3. Aatomeid ei saa luua ega hävitada. Keemiline reaktsioon on lihtsalt aatomite lõhenemine, ühendamine või ümberkorraldamine. See hüpotees on kooskõlas massi säilimise seadusega, mis ütleb, et "ainet ei saa luua ega hävitada". Kuna aine koosneb aatomitest, mida keemilistes reaktsioonides muuta ei saa, tuleb ka aatomeid säilitada.

Daltoni kolme ülaltoodud aatomite teooria selgitamiseks saab illustreerida alloleva pildiga:

Nii et Daltoni aatomimudelit saab kirjeldada järgmiselt:

---

• J.J Thomsoni aatomistruktuur ja -mudel

1980. aastatel uurisid mitmed teadlased kiirgust, nimelt energia eraldumist ja levikut läbi kosmose lainete kujul. Üks kiirguse uurimise vahenditest on katoodtoru, see on klaasist toru, milles õhk välja imetakse. Selles torus on kaks kõrgepingeallikaga ühendatud plaati. Positiivse laenguga plaati nimetatakse anoodiks ja negatiivse laenguga plaati nimetatakse anoodiks
nimetatakse katoodiks.

Aastal 1897 oli JJ Thomson inglise füüsik, kes kasutas uurimistöös katoodkiiretorusid. Thomson asetas katooditorust väljapoole elektrilaenguga plaadi ja avastas, et negatiivne plaat peegeldab valgust ja positiivselt laetud plaat meelitab valgust. Niisiis järeldatakse, et aatomites, mida nimetatakse elektronideks, on negatiivne laeng.

Selle avastuse põhjal on üsna selge, et aatomid sisaldavad negatiivselt laetud, kuid elektriliselt elektrone neutraalne, selle saamiseks peab olema positiivne laeng, mis on võrdne elektronide arvuga neutraalne. Seejärel esitas Thomson oma vaate aatomile "aatomit võib ette kujutada ühtse ja positiivselt laetud materjalina, mille külge on kinnitatud elektronid", mis
hakati nimetama rosinakukli aatomimudeliks.

Selle uuringu põhjal määras Thomson ka laengu suhte 1,7584 x 1011 kulonbi kilogrammi kohta. Thomsoni eksperiment tõi aatomi mõistesse arengud koos elektronide avastamisega, nii et aatomid pole enam kõige väiksemad jagamatud. Oma arengus on Robert A. Milikanil õnnestus leida, et elektroni laeng on 1,6022 x 10-19 kulonki.

---

• Ernest Rutherfordi aatomistruktuur ja -mudel

1910. aastal Uus-Meremaa füüsik Ernest Rutherford koos Hans Geigeri ja tema õpilase Ernest Marsdeniga viis läbi katse, kasutades Becqrueli avastatud alfaosakest aatom. Rutherford ja meeskond kasutasid positiivselt laetud radioaktiivsete alfa (partikeli) osakeste sihtplaadina õhukest kuld- ja muude metallide lehte. Nad leidsid, et suurem osa osakestest tungis läbi lehe paindumata või vähese paindumiseta; mõnda neist suunab tähelepanuväärne nurk ja mõned osakesed peegelduvad tagasi intsidendi suunas. Selle katse kohta saab selgemalt näha alloleval pildil

See leid oli väga üllatav, sest kui viidata Thomsoni aatomimudelile, kus positiivsed laengud on hajutatud, peaksid alfaosakesed (α) läbima vähese läbipaindega. Selle katse tulemuste selgitamiseks koostas Rutherford aatomi struktuuri mudeli, milles enamik aatomitest on tühi ruum, nii et osakesed saaksid sellest läbipaindeta läbida. Selgemalt ütles Rutherford, et aatomi positiivne laeng koguneb täielikult tuumasse, mis on aatomi sees asuv tihe keskne tuum. Tuumale lähenevad -osakesed hajuvad kaugelt läbipainutatult ja tuuma poole suunduvad -osakesed tõrjutakse suure jõuga tagasi nii, et need muutuvad intsidendi suunas vastupidiseks.

Seejärel nimetati seda positiivset laengut prootoniks, mis hiljem leidis, et selle mass on 1,67262 x 10-24 grammi, umbes 1840 korda suurem kui elektroni mass. Aatomi raadiuse suurus on ± 100 pm, samal ajal kui aatomituuma raadius on ± 5 x 10-3 pm.

Rutherfordi aatomistruktuuri mudel jätab probleemi vastuseta. On teada, et vesinikuaatomil on 1 prooton ja heeliumil 2 prootonit, vesiniku ja heeliumi massisuhe peaks olema 1: 2, kuid tegelikult on massi suhe 1: 4. Nii et Rutherford ja tema meeskond postuleerisid, et tuumas on neutraalideks nimetatud neutraalsed osakesed.

Rutherfordi postuleeritud aatomimudeli struktuur on järgmine:

---

• Aatomistruktuur ja mudel Bohr

Enne Bohri avastuse üle arutlemist räägime veidi Bohri avastuse aluseks olevast kvantteooriast; 1900. aastal tutvustas Max Planck, et aine eraldab ja neelab energiat ainult teatud diskreetsetes kogustes, mida ta nimetas kvantideks. Planck andis kvantnime kõige väiksemale energiahulgale, mida aatom võib elektromagnetilise kiirguse kujul kiirata või neelata. Kvandi energia E sõnastatakse järgmiselt:

E = hv

Kus h on Plancki konstant (6,67 x 10-34 J.s). Plancki kvantteooria kohaselt eraldub energia alati hv kordades, näiteks hv, 2 hv, 3 hv ja nii edasi. 1905. aastal töötas Albert Einstein välja Plancki kvantvalguse kontseptsiooni. Ta viis läbi mitu katset ja leidis, et teatud metallide pinnalt eralduvaid elektrone valgustas valgus kindla minimaalse sagedusega, mida nimetatakse lävesageduseks. Einstein soovitas hiljem, et neid valguskiire nimetataks footoniteks. Igal footonil peab olema energiat

E = hv

Footonid suudavad elektronid oma orbiidilt eemaldada ainult siis, kui nende energia on suurem kui elektronide sidumisenergia metallis. Et seda saaks sõnastada

hv = EK + EB EK = hv − EB

kus EK on väljutatava elektroni kineetiline energia ja EB on elektroni sidumisenergia metallis. Mida suurem on footoni sagedus või energia, seda suurem on väljutatava elektroni kineetiline energia.
1913. aastal oli Taani füüsik Niels Bohr väga huvitatud ja seadis kahtluse alla päikesesüsteemi aatomimudeli. küsimus on selles, mis määrab elektronorbiidi suuruse ja energia; miks elektronide orbitaalid ei tekita elektromagnetkiirgust. Ülaltoodud küsimusele vastamiseks ühendas Bohr Plancki ja Einsteini pakutavad kvantkontseptsioonid Rutherfordi aatomimudeliga, et selgitada aatomi kõige kaugemat elektroni. Bohri teooriat saab seletada järgmiselt:

1. Elektronid tiirlevad aatomituuma ümber teatud ümmargustel orbiitidel, mida nimetatakse aatomkestadeks, K, L, M ja nii edasi.
2. Niikaua kui elektron on orbiidil, ei eralda see energiat ja öeldakse, et see on statsionaarses olekus. Elektroonide olemasolu statsionaarsel orbiidil hoiab tuuma elektrostaatiline atraktsioon ja seda tasakaalustab elektronide liikumise tsentrifugaaljõud.
3. Elektronid saavad liikuda ühelt orbiidilt teisele, neelates või vabastades energiat, mille suurus vastab orbiitide energia erinevusele. hõlmab energiat. Kui elektron liigub suurema energiaga orbiidile, peab elektron neelama piisavalt energiat ja vastupidi
   madala energiaga elektronidega orbiidid peavad energiat vabastama.
4. Väidetavalt on aatom maapinnal, kui tema elektronid hõivavad teatud orbiidi, nii et koguenergia on kõige madalam. Kui elektron on orbiidil, mille koguenergia on suurem kui maapinna energia, öeldakse, et aatom on ergastatud olekus. Madalamas olekus olevad aatomid on stabiilsemad kui ergastatud olekus.
5. Igal orbiidil olevatel elektronidel on kindel energia, kus suurem on orbiit, seda suurem on energia. See energia kvantiseeritakse lubatud väärtusega, mida väljendab elektroni kvantiseeritud nurkimpulss n = h / 2π

Järgnevalt illustreeritakse Bohri postuleeritud aatomistruktuuri mudelit:

---

• Kvantmehaanika aatomi struktuur ja mudel

Bohri pakutud aatomimudel oli vesiniku spektri määramisel ja footonite emissiooni arusaadava mehhanismi loomisel edukas. Kuid see mudel ei suuda selgitada enam kui 1 elektronelektriga aatomite spektrit ei saa välja selgitades selgitada täiendavate joonte ilmumist vesiniku heitkoguste spektris magnetiline.

Kvantmehaanilise aatomimudeli töötas välja Erwin Schrodinger (1926). Enne Erwin Schrodingerit töötas Saksamaa ekspert Werner Heisenberg välja kvantmehaanika teooria, mida nimetatakse määramatuse printsiibiks, nimelt "On võimatu Määrake objekti asukoht ja impulss samaaegselt hoolikalt, mida saab kindlaks määrata, kui tõenäoline on leida elektron tuumast teatud kaugusel aatom ".

Ruumi piirkonda tuuma ümber elektronide saamise tõenäosusega nimetatakse orbitaaliks. Orbitaalide kuju ja energiatase sõnastas Erwin Schrodinger. Erwin Schrodinger lahendas võrrandi lainefunktsiooni saamiseks, et kirjeldada kolme dimensiooniga elektronide leidmise võimaluse piire. Seda elektronide orbiidi orbitaalidega aatomimudelit nimetatakse kaasaegseks aatomimudeliks või kvantmehaaniliseks aatomimudeliks, mis on praegu rakendatav.

Tuuma ümbritsev elektronpilv näitab, kus elektronid tõenäoliselt asuvad. Orbiidid kirjeldavad elektroni energia taset. Sama või peaaegu sama energiatasemega orbitaalid moodustavad alamkesta. Mitmed alamnahad ühendavad naha. Seega koosneb kest mitmest alamkestast ja alamkesta koosneb mitmest orbitaalist. Kuigi naha asend on sama, pole orbiidi asend tingimata sama. Kvantmehaanika mudel järgmiselt; Lainemehaanika aatommudeli omadused:

1. Elektroni liikumisel on laineline iseloom, nii et selle trajektoor (orbiit) ei ole paigal nagu Bohri mudel, vaid järgib ruutulahust. lainefunktsioon, mida nimetatakse orbitaaliks (kolmemõõtmeline vorm, kus on suurim tõenäosus leida a-ga teatud olekuga elektron) aatom)

1. Orbitaalide kuju ja suurus sõltuvad kolme kvantarvu väärtusest. (Orbitaale hõivavad elektronid on väljendatud nende kvantarvudega) Elektronide asukoht on 0,529 Armstrong H tuumast Bohri sõnul pole kindel, kuid see võib olla suurim võimalus seda leida elektron.

Siin on pilt kvant- või tänapäevase aatomimudeli kohta:

Aatomistruktuur (elektronid, prootonid ja neutronid)

Aatomi struktuur on aine põhiühik, mis koosneb aatomituumast ja aatomkestadest. Aatomituum koosneb positiivselt laetud prootonitest ja laenguta või neutraalsetest neutronitest (välja arvatud vesinik-1, millel pole neutrone). Aatomkarbid on täidetud tuuma ümbritsevate negatiivselt laetud elektronidega. Aatomi elektronid on aatomituumaga seotud elektromagnetiliste jõudude abil. Aatomid, millel on sama palju prootoneid ja elektrone, on neutraalsed, samas kui aatomid, millel on elektronid rohkem kui prootonid on negatiivsed, vastupidi aatomid, millel on vähem elektrone kui prootonitel positiivne.

Aatom on elemendi väikseim üksus, mis suudab läbi viia keemilisi kombinatsioone. Aatomid pole kõige väiksem aine, mida ei saa jagada, sest aatomeid saab jagada positiivselt laetud prootoniteks, laenguta neutroniteks ja negatiivselt laetud elektronideks. Nii et õige määratlus on see, et prootonid ja neutronid paiknevad aatomi tuumas, samal ajal kui elektronid hajuvad aatomkihis. Aatomimass on koondunud tuumasse.

---

Elektron

Aastal 1897 oli JJ Thomson inglise füüsik, kes kasutas uurimistöös katoodkiiretorusid. Thomson asetas elektroodiga plaadi väljapoole katooditoru ja avastas, et negatiivne plaat peegeldab valgust ja meelitab positiivselt laetud plaat. Niisiis järeldatakse, et aatomites, mida nimetatakse elektronideks, on negatiivne laeng. JJ Thomsoni kasutatud katooditoru on näha alloleval pildil

Oma arengus on Robert A. Milikanil õnnestus leida, et elektroni laeng on 1,6022 x 10-19 kulombid.

Prooton

Prootoni avastajal on kaks versiooni, mõnes raamatus on mainitud, et prootoni avastaja oli Rutherford, kui ta seda tegi katsed alfaosakeste kasutamisega 1910. aastal, nagu on kirjeldatud arenduse osas aatomimudel. Teises versioonis öeldakse, et prootoni avastajaks oli Eugene Goldstein koos täiendavate selgitustega järgmiselt: aastal 1886 Eugene Goldstein viis läbi katoodkiiretoru meenutava toru, mida nimetatakse Crooki toruks. Katsetulemuste põhjal saadi katoodi tagakanalist väljuv valgus. Neid kiiri nimetatakse positiivseteks kiirteks, mida nimetatakse prootoniteks. Selle mass on 1836 x elektro mass

1886 - Eugene Goldstein demonstreerib positiivselt laetud osakeste olemasolu. Selle osakese laeng on siis teadaolevalt +1 (1,60 × 10-19 kulbid) ja massiga 1,67 × 10– 24 g (mass 1,00 AMU).

Neutronid

1932. aastal viis James Chadwick läbi eksperimendi, pommitades Be-aatomeid suure energiaga kiirtega. Metall kiirgab sarnast väga kiirgust. Järgnevad katsed näitasid, et kiired koosnesid tegelikult neutraalsetest osakestest, mille mass oli prootoni massist veidi suurem. Chadwik nimetas seda neutroniks. Tulistamise tulemused näitavad
laenguta osakeste olemasolu. Nendel laenguta osakestel on suur läbitungiv jõud ja neid nimetatakse neutroniteks. Allolev pilt illustreerib Chadwi tehtud katseid

Aatomimudeli väljatöötamine

Kreeka filosoof nimega Democritus väitis, et kui objekti lõigatakse pidevalt, siis teatud ajahetkel saadakse see, mida ei saa uuesti jagada. Demokritusega koosnevat osa nimetatakse aatomiks. Aatom See termin pärineb kreeka keelest "a", mis tähendab, samas kui "Tomos", mis tähendab jagatud. See tähendab, et aatom on jagamatu. Seejärel viimistletakse seda arusaama, aatom on elemendi väikseim osa, mida ei saa edasi jagada, kuid millel on siiski algse objekti keemilised ja füüsikalised omadused.

Aatomeid tähistatakse ZXA-ga, kus A = massinumber (mis näitab aatomimassi, prootonite ja neutronite arvu), Z = aatomnumber (näitab elektronide või prootonite arvu). Prootonid on positiivselt laetud, neutronid on laetud (neutraalsed) ja elektronid on negatiivselt laetud. Prootonite mass = neutronite mass = 1800 korda suurem kui elektronide mass. Aatomeid, millel on sama aatomnumber ja erinevad massinumbrid, nimetatakse isotoopideks, aatomitel on sama arv on sama massiga ja erinevaid aatomnumbreid nimetatakse isobaarideks, samast neutronitest koosnevaid aatomeid isotoop.