Esimerkkejä atomista, alkuaineista ja isotoopeista

Sisältö

• Mitä esimerkkejä atomista on?
• Mitkä ovat atomien nimet?
• Mitkä ovat atomityypit?
• Mitä ovat yhdisteet ja molekyylit?
• Mitkä ovat tärkeimmät elementit?
• Mitä isotoopit ovat?

Atomeista pidetään parhaiten pienimmän jakamattoman osan tavanomaista ainetta. Itse asiassa heidän nimensä on johdettu kreikasta, jota ei voida leikata. Atomit koostuvat protoneista, neutroneista ja elektronista, vaikka pienin ja yksinkertaisin tyyppi, vetyatomi, ei sisällä neutroneja.

Alkuaine on aine, joka koostuu yhden tyyppisestä atomista. Kun tarkastelet elementtien jaksollista taulukkoa, jokainen näkemäsi ruutu on miehitetty aineella, jolla on ainutlaatuinen protonien ja neutronien järjestely. Erityistapauksessa, jossa vain yksi elementin atomi on läsnä, "atomin" ja "alkuaineen" määritelmät ovat samat. Vaihtoehtoisesti sinulla voi olla 10 tai 100 tai 1 000 000 tonnia ainetta, joka koostuu vain yhdestä elementistä, kunhan kaikki atomit siinä jättiläismassassa ovat identtisiä. Laita hiukan eri tavalla, kun ne esitetään atomin ja elementin kanssa ja sanotaan, että vain yksi on mikroskooppinen, tiedät, mikä on esimerkki elementistä (vaikka kaikki yhden elementin yhdistelmät eivät tietenkään ole riittävän suuria, jotta ne voidaan nähdä paljaalla silmällä tai jopa tavanomaisella mikroskoopilla).

Mitä esimerkkejä atomista on?

Esimerkkejä atomeista, joista olet melkein varmasti kuullut - paitsi jos olet juuri laskeutunut tänne toiselta planeetalta tai kenties rinnakkaiseen universumiin, jossa atomit itse eivät ole kuultavia - niihin sisältyy vety, happi ja hiili, vähimmäismäärällä . Vety ja happi ovat kaksi atomia vedessä, veden kemiallisen kaavan ollessa H₂O koska yksi molekyyli vettä sisältää kaksi vetyatomia ja yhden happiatomin. Huomaa, että vaikka vesi ei voi menettää mitään rakenteellisista atomeistaan ​​ja olla silti vesi, se ei ole alkuaine, koska kaikki sen atomit eivät ole identtisiä. Sen sijaan se on yhdiste. (Lisää tästä nimikkeistöstä pian.)

Jokainen atomi voi sisältää kolme eri komponenttia: protonit, neutronit ja elektronit. Itse asiassa jokainen atomi vetyatomin lisäksi sisältää ainakin yhden jokaisesta; vety koostuu yhdestä protonista ja yhdestä elektronista, mutta siinä ei ole neutroneja. Protoneilla ja neutroneilla on melkein sama massa protonin massan ollessa 1,6726231 x 10^-27 kg ja elektroni on 1,6749286 x 10^-27 kg. Elektronit ovat silti pienempiä, niin paljon, että niiden yhdistetty massa voidaan jättää huomiotta käytännön tarkoituksiin laskettaessa tietyn atomin massaa. Yhden elektronin massa on 9,1093897 x 10^-31 kg.

Elementtimuodossa olevat atomit sisältävät yhtä suuret määrän protoneja ja elektroneja. Protonilla on pieni positiivinen sähkövaraus, nimeltään +1, kun taas elektronilla on varaus -1. Neutronit eivät sisällä varausta, joten tavallisella atomilla ei ole nettovarausta, koska protonien positiivinen varaus ja elektronien negatiivinen varaus poistavat toisiaan. Joillakin atomilla on kuitenkin epätasainen määrä protoneja ja elektroneja, ja siten ne sisältävät nettovarauksen (esim. -2 tai +3); näitä atomeja kutsutaan ionit.

Fyysisesti atomit on järjestetty karkeasti kuin aurinkokunta, pienemmillä ainebitillä pyörii paljon massiivisemman keskuksen ympärille. Tähtitieteessä gravitaatiovoima kuitenkin pitää planeettoja pyörimässä auringon ympäri; atomissa se on sähköstaattinen voima. Atomin protonit ja neutronit kohoavat yhteen muodostaen keskuksen, jota kutsutaan ytimeksi. Koska ydin sisältää vain positiivisia ja ei-varaavia komponentteja, se on positiivisesti varautunut. Sillä välin elektronit esiintyvät ytimen ympärillä olevassa pilvessä, jonka se vetää positiivisen varauksensa avulla. Elektronin sijaintia milloin tahansa ei voida tarkkaan tietää, mutta sen todennäköisyys tietyssä paikassa avaruudessa voidaan laskea suurella tarkkuudella. Tämä epävarmuus muodostaa perustan kvanttifysiikalle, kasvavalle kentälle, joka on muuttunut teoreettisesta joukosta tärkeisiin sovelluksiin tekniikan ja tietotekniikan alalla.

Mitkä ovat atomien nimet?

Alkuaineiden jaksollinen taulukko on universaali tapa tutkijoille ja aloittaville opiskelijoille tutustua kaikkien eri atomien nimiin sekä yhteenveto niiden kriittisistä ominaisuuksista. Niitä löytyy jokaisesta kemiankirjasta ja rajattomista paikoista verkossa. Sinulla pitäisi olla yksi kätevä viitta, kun tutustu tähän osioon.

Jaksotaulukko sisältää kaikkien 103 elementin tai, jos haluat, atomityyppien nimet ja yhden tai kaksikirjaimiset lyhenteet. Näistä 92 on luonnossa esiintyviä, kun taas raskain 11, numeroitu 93 - 103, on tuotettu vain laboratorio-olosuhteissa. Jokainen jaksollisen elementin numero vastaa sen atominumeroa ja siten sen sisältämien protonien lukumäärää. Elementtiä vastaava taulukon ruutu näyttää yleensä sen atomimassan - eli protonien, neutronien ja elektronien kokonaismassan - laatikon pohjalla, atomin nimen alapuolella. Koska käytännöllisissä tarkoituksissa tämä vastaa pelkästään protonien ja neutronien massaa ja koska protoneilla ja neutroneilla on hyvin lähellä samaa massaa, voit päätellä, kuinka monta neutronia atomilla on, vähentämällä sen atominumero (protonien lukumäärä) atomimassa ja pyöristäminen. Esimerkiksi natrium (Na) on numero 11 jaksollisessa taulukossa, ja sen massa on 22,99 atomimassayksikköä (amu). Pyöristämällä tämä arvoon 23, voit sitten laskea, että natriumissa on oltava 23 - 11 = 12 neutronia.

Kaikesta edellä esitetystä voit koota, että atomit muuttuvat raskaammiksi liikkuttaessa taulukosta vasemmalta oikealle ja ylhäältä alas, kuten lukemalla kirjan sivua, jossa jokainen uusi sana on vain vähän suurempi kuin edellinen sana.

Elementit voivat esiintyä kiinteinä aineina, nesteinä tai kaasuina niiden alkuperäisessä tilassa. Hiili (C) on esimerkki kiinteästä aineesta; elohopea (Hg), jota löytyy "vanhan koulun" lämpömittarista, on neste; ja vety (H) esiintyy kaasuna. Ne voidaan jakaa jaksollisen taulukon avulla luokkiin fysikaalisten ominaisuuksiensa perusteella. Yksi kätevä tapa jakaa ne on metalleihin ja ei-metalleihin. Metallit sisältävät kuusi alatyyppiä, kun taas epämetallit sisältävät vain kaksi. (Booria, arseenia, piitä, germaniumia, antimonia, telluuria ja astatiiniä pidetään metalloideina.)

Jaksotaulukko sisältää 18 saraketta, mutta jokaisen sarakkeen kaikkea mahdollista tilaa ei ole varattu. Ensimmäinen kokonainen rivi - eli kaikkien elementin sisältävien 18 sarakkeen ensimmäinen esiintymä - alkaa alkionumerolla 19 (K tai kalium) ja päättyy numerolla 36 (Kr tai krypton). Tämä vaikuttaa hankalilta yhdellä silmäyksellä, mutta se varmistaa, että atomit, joilla on samanlaiset ominaisuudet sidoskäyttäytymisensä ja muiden muuttujien suhteen, pysyvät helposti tunnistettavissa riveissä, sarakkeissa tai muissa ryhmissä taulukossa.

Mitkä ovat atomityypit?

Isotoopit ovat erilaisia ​​atomeja, joilla on sama atomiluku, ja siten ne ovat sama elementti, mutta niillä on erilainen määrä neutroneja. Siksi niiden atomimassa on vaihteleva. Lisätietoja isotoopeista ilmestyy seuraavassa osiossa.

Sitova käyttäytyminen on yksi monista kriteereistä, joilla atomit voidaan erottaa. Esimerkiksi kuuden luonnollisesti esiintyvän elementin sarakkeessa 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) kutsutaan jalokaasut koska ne eivät ole reagoivia muiden elementtien kanssa; tämä muistuttaa sitä, kuinka vanhoilla aatelisluokkien jäsenet eivät sekoittuneet yhteiseen kansanjohtoon.

Metallit voidaan jakaa kuuteen tyyppiin (alkalit, maa-alkalimetallit, siirtymävaiheet, siirtymävaiheen jälkeiset toimenpiteet sekä aktinoidit ja lantanoidit). Nämä kaikki jakautuvat jaksollisen taulukon erillisiin alueisiin. Suurin osa alkuaineista on jonkin tyyppisiä metalleja, mutta 17 ei-metalli sisältää joitain tunnetuimpia atomeja, mukaan lukien happi, typpi, rikki ja fosfori, jotka kaikki ovat välttämättömiä elämälle.

Mitä ovat yhdisteet ja molekyylit?

Yhdiste valmistetaan yhdestä tai useammasta elementistä. Esimerkiksi vesi on yhdiste. Mutta sinulla voi olla myös yksi tai useampia alkuaineita tai yhdisteitä liuotettuna toiseen nestemäiseen yhdisteeseen (yleensä veteen), kuten veteen liuenneen sokerin kanssa. Tämä on esimerkki ratkaisusta, koska liuenneen aineen (liuenneen kiinteän aineen) molekyylit eivät sitoudu liuenneen aineen molekyyleihin (kuten vesi, etanoli tai mitä sinulla on).

Yhdisteen pienintä yksikköä kutsutaan molekyyliksi. Atomien suhde elementteihin heijastaa molekyylien ja yhdisteiden välistä suhdetta. Jos sinulla on kimppu puhdasta natriumia, elementti, ja pienennä se pienimpään mahdolliseen kokoon, jäljelle jää natriumatomi. Jos sinulla on kokoelma puhdasta natriumkloridia (pöytäsuola; NaCl) ja pienennä se pienimmäksi, joka se voi viedä, samalla kun säilytetään kaikki sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, sinulle jää natriumkloridimolekyyli.

Mitkä ovat tärkeimmät elementit?

Maapallon 10 runsaasti elementtiä muodostavat noin 99 prosenttia kaikkien planeetan, mukaan lukien ilmakehässä, löydettyjen elementtien massasta. Pelkästään hapen (O) osuus on 46,6 prosenttia maan massasta. Piin (Si) osuus on 27,7 prosenttia, kun taas alumiinin (Al) osuus on 8,1 prosenttia ja raudan (Fe) 5,0 prosenttia. Seuraavat neljä runsainta ovat kaikki elektrolyyteinä ihmiskehossa: Kalsium (Ca) 3,6 prosenttia, natrium (Na) 2,8 prosenttia, kalium (K) 2,6 prosenttia ja magnesium (Mg) 2,1 prosenttia.

Alkuaineita, joita löytyy huomattavista määristä näkyvässä muodossa, tai elementtejä, jotka ovat vain pahamaineisia, voidaan tietyssä mielessä pitää tärkeinä alkioina. Kun tarkastellaan puhdasta kultaa, olipa se sitten pieni hiutale tai iso tiili (jälkimmäinen on epätodennäköistä!), Katselet yhtä elementtiä. Tuota kultapalaa pidettäisiin silti kulta, vaikka kaikki paitsi yksi atomi säilyisi. Toisaalta, kuten NASA toteaa, kultakolikolla voi olla noin 20 000 000 000 000 000 000 (20 seitsemänionin) kulta-atomia kolikon koosta riippuen.

Mitä isotoopit ovat?

isotooppi on variantti atomista, tavallaan samalla tavalla Dobermanin pinšeri on variantti koirasta. Yksi tietyn tyyppisen atomin tärkeä ominaisuus, muistathan, on, että sen atomimäärä ja siten sen sisältämien protonien lukumäärä ei voi muuttua. Siksi, jos atomien on tarkoitus tulla muunnoksia, tämän variaation on oltava seurausta neutronien lukumäärän eroista.

Suurimmalla osalla elementeistä on yksi vakaa isotooppi, missä muodossa elementti esiintyy yleisimmin. Jotkut elementit esiintyvät kuitenkin luonnollisesti isotooppien seoksena. Esimerkiksi rauta (Fe) koostuu noin 5,845 prosenttia ⁵⁴Fe, 91,754 prosenttia ⁵⁶Fe, 2,119 prosenttia ⁵⁷Fe ja 0,282 prosenttia ⁵⁸Fe. Elementin lyhenteiden vasemmalla puolella olevat ylikirjoitukset osoittavat protonien lukumäärän plus neutronit. Koska raudan atomiluku on 26, yllä luetelluissa isotoopeissa on järjestyksessä 28, 30, 31 ja 32 neutronia.

Kaikilla tietyn atomin isotoopeilla on samat kemialliset ominaisuudet, mikä tarkoittaa, että niiden sitoutumiskäyttäytyminen on sama. Niiden fysikaaliset ominaisuudet, kuten massat, kiehumispisteet ja sulamispisteet, ovat erilaisia, ja niiden avulla voidaan erottaa toisistaan.