Pojęcie atomu i jego budowa
Atom jest najmniejszą częścią pierwiastka chemicznego. Jako układ elektrycznie obojętny, posiada dodatnio naładowane jądro oraz elektrony niosące ładunek ujemny. Jądro atomowe składa się z nukleonów,
w skład których wchodzą protony i neutrony, a jago trwałość jest utrzymywana dzięki istnieniu sił jądrowych. Neutrony oraz protony znacznie przewyższają masę od elektronów ok. 2000 razy, dlatego decydują one o masie prawie całego atomu (ok. 99,9%).
Proton posiada elementarny ładunek dodatni, a jego masa wynosi 1,007 u.
Neutron został odkryty w 1932r. przez brytyjskiego chemika Jamesa Chadwicka. Ta cząstka elementarna wchodzi w skład jąder atomowych wszystkich pierwiastków, w różnej ilości, poza jednym z izotopów wodoru. Charakteryzuje się ponadto tym, że jest elektrycznie obojętny elektrycznie, a jego masa wynosi 1,009 u. Neutrony występujące w jądrach atomowych wykazują się znaczną trwałością, w odróżnieniu od neutronów wolnych, które ulegają rozpadowi na protony, elektrony oraz antyneutrina. Średni okres połowicznego rozpadu neutronów swobodnych waha się w granicach 700 s.
Ostatnimi cząstkami, wchodzącymi w skład jądra atomowego, są elektrony. Charakteryzują się masą spoczynkową równą 0,000548 u (czyli ok. 1/1836 masy protonu) oraz elementarnym ładunkiem ujemnym wynoszącym -1,6x10-19C. Ponieważ , jak już wspomniano atom jest układem elektrycznie obojętnym, liczba protonów jest równa liczbie elektronów. W przypadku metali pewna ilość elektronów istnieje w postaci nie związanej z danym jądrem i dlatego może poruszać się w całym obszarze kryształu.
Skład jądra opisuje się dwoma liczbami: liczbą atomową - Z - (liczba protonów) oraz liczbą masową - A - (suma protonów oraz neutronów).
Teorie atomistyczne
Atomistyczne teorie budowy materii zakładają, że nie ma ona formy ciągłej, ale ziarnistą:
- Pierwsza z nich, stworzona w czasach starożytnych przez Leucypa w V w przez Demokryta
- z Abwery, głosi że:
- przyrodę budują atomy, które są cząsteczkami niepodzielnymi
- atomy posiadają różny kształt, rozmieszczenie
- cechuje je nieustanny ruch
- atomy umieszczone są w próżni
- Teoria atomistycznej Johna Daltona zakłada, że:
- pierwiastki chemiczne zbudowane są z atomów o bardzo małych rozmiarach, posiadają charakterystyczną dla nich masę
- atomy wchodzące w skład określonego pierwiastka są takie same, czyli charakteryzuje je taka sama masa, kształt itd.; atomy pochodzące od różnych pierwiastków posiadają odmienne właściwości
- atom określonego pierwiastka nie może zostać przekształcony w atom innego pierwiastka
- na drodze zwykłej reakcji chemicznej
- tworzenie związków chemicznych wiąże się z łączeniem pierwiastków w cząsteczki
- związek chemiczny składa się z cząsteczek, wykazujących takie same właściwości
- rozkład związku chemicznego wiąże się z rozpadem cząsteczek na mniejsze elementy - atomy pierwiastków wchodzących w jego skład
- Model atomu Thomsona, który zakładał występowanie kulistego atomu o ładunku dodatnim oraz elektronów o ładunku ujemnym umieszczonych nieruchomo
- Model atomu Rutherforda, głosił, że atom składa się z bardzo małego, centralnie położonego jądra, oraz elektronów znajdujących w większym obszarze o nieostrych granicach otaczających jądro
- Model atomu Bohra zakładał, że elektrony znajdujące się w atomie poruszają się po określonych stacjonarnych torach (zwanych orbitami). Jeśli elektrony przeskoczą z jednej orbity na inną wówczas następuje emisja energii
- Teoria kwantowo mechaniczna, stworzona głównie przez V. de Broglie'a, C .Heisenberga,
- E. Schrodingera, zakładająca dwoisty, korpuskularno-falowy charakter materii
