Co jest wewnątrz atomu?
Atom składa się z trzech rodzajów jeszcze mniejszych cząstek: protonów, neutronów i elektronów. Protony i neutrony są upakowane w małym, ciężkim centrum zwanym jądrem, a elektrony poruszają się wokół niego. Protony mają ładunek dodatni, elektrony ujemny, a neutrony nie mają ładunku.
Mniejsze niż maleńkie
Atomy są niewiarygodnie małe. Kilka milionów atomów ustawionych obok siebie ledwo by wystarczyło, by przecisnąć się przez kropkę na końcu tego zdania.
Słowo atom pochodzi od greckiego słowa atomos, które oznacza „niepodzielny”. Przez długi czas ludzie sądzili, że atomy są najmniejszymi możliwymi obiektami. Potem, od 1897 roku, naukowcy odkryli, że atomy zbudowane są z jeszcze mniejszych części.
Jądro: protony i neutrony
W centrum każdego atomu znajduje się jądro. Zawiera ono dwa rodzaje cząstek: protony, które mają ładunek dodatni, i neutrony, które w ogóle nie mają ładunku.
Jądro jest maleńkie w porównaniu z całym atomem. Gdyby atom był wielkości stadionu sportowego, jego jądro miałoby rozmiar ziarnka grochu pośrodku. A jednak jądro zawiera ponad 99,9% masy atomu, ponieważ protony i neutrony są znacznie cięższe niż elektrony.
Ładunki jednoimienne się odpychają, więc protony w jądrze odpychają się nawzajem. Mimo to protony i neutrony trzyma razem bardzo silne oddziaływanie, które działa tylko na maleńkich odległościach.
Elektrony: na zewnątrz
Elektrony są znacznie lżejsze od protonów. Potrzeba około 1 836 elektronów, by dorównać masie jednego protonu. Każdy elektron ma ładunek ujemny.
Ładunki różnoimienne się przyciągają, więc dodatnie jądro przyciąga ujemne elektrony. To przyciąganie utrzymuje elektrony blisko jądra.
Elektrony są rozmieszczone w warstwach zwanych powłokami. Pierwsza powłoka mieści do 2 elektronów, a druga do 8. Na rysunkach elektrony często przedstawia się jako kropki na okręgach, ale prawdziwe elektrony nie poruszają się po równych torach jak planety. Rozpraszają się w rozmytą chmurę, a każda powłoka to tak naprawdę poziom energetyczny.
Ładunki i masy w skrócie
Proton ma ładunek +1 i masę około 1 atomowej jednostki masy (u), czyli bardzo małej jednostki stworzonej do ważenia atomów.
Neutron nie ma ładunku (0) i ma masę około 1 u, niemal dokładnie taką samą jak proton.
Elektron ma ładunek −1 i masę zaledwie około 0,0005 u. To tak mało, że często traktuje się ją jako zero.
Dlaczego atomy nie mają ładunku wypadkowego
W atomie liczba elektronów jest równa liczbie protonów. Ładunki dodatnie i ujemne się znoszą, więc atom jako całość jest obojętny.
Dobrym przykładem jest atom węgla. Ma 6 protonów i 6 elektronów, więc jego ładunki się równoważą. Większość atomów węgla ma też 6 neutronów. Te 6 elektronów znajduje się na dwóch powłokach: 2 na pierwszej i 4 na drugiej.
Zwykłe reakcje chemiczne nigdy nie zmieniają jądra. Atomy jedynie przyjmują, oddają lub uwspólniają elektrony. Atom, który przyjmie lub odda elektrony, staje się naładowaną cząstką zwaną jonem. Atom sodu, który odda jeden elektron, staje się Na⁺, a atom chloru, który przyjmie jeden, staje się Cl⁻.
Najważniejsze
- Atomy składają się z trzech rodzajów cząstek: protonów, neutronów i elektronów.
- Protony (+1) i neutrony (0) znajdują się w jądrze, które zawiera niemal całą masę atomu.
- Elektrony (−1) są bardzo lekkie i poruszają się wokół jądra na powłokach.
- Atom obojętny ma tyle samo elektronów co protonów, więc jego ładunki się znoszą.
- Reakcje chemiczne przemieszczają tylko elektrony; atom, który przyjmie lub odda elektrony, staje się jonem.
Sprawdź się
Trzy szybkie pytania z tej lekcji.
1. Która cząstka nie ma ładunku elektrycznego?
Pokaż odpowiedź
Neutron — Neutrony są obojętne, natomiast protony są dodatnie, a elektrony ujemne.2. Gdzie znajduje się niemal cała masa atomu?
Pokaż odpowiedź
W jądrze — Protony i neutrony są znacznie cięższe od elektronów, a oba rodzaje cząstek są upakowane w jądrze.3. Atom obojętny ma 8 protonów. Ile ma elektronów?