រចនាសម្ព័ន្ធអាតូម៖ តើអាតូមផ្សំឡើងពីអ្វី

អាតូមគឺជាភាគល្អិតតូចបំផុតនៃធាតុគីមីដែលរក្សាទុកនូវលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា។ វាមានរចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញជាងអ្វីដែលអ្នកគិត ដោយមានតែ «ផ្នែក» ពីរ៖

• នុយក្លេអុង — ជាចំណុចកណ្តាលនៃអាតូម។ នៅក្នុងនោះមានភាគល្អិតពីរប្រភេទ៖ ប្រូតុង ដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាន និង ណឺត្រុង ដែលគ្មានបន្ទុក។ នុយក្លេអុងមានទំហំតូចខ្លាំងណាស់ — ប្រហែល ១០០ ០០០ ដងតូចជាងអាតូមទាំងមូល — ប៉ុន្តែវាផ្ទុកម៉ាស់ជាង ៩៩,៩% នៃអាតូម។
• ស្រទាប់អេឡិចត្រុង — គឺជាទីធ្លាដែលនៅសល់នៃអាតូម ដែលមាន អេឡិចត្រុង ដែលមានបន្ទុកអវិជ្ជមានស្រាលៗធ្វើចលនាជុំវិញនុយក្លេអុង។

ប្រសិនបើអ្នកពង្រីកអាតូមឱ្យមានទំហំប៉ុនកីឡដ្ឋាន នុយក្លេអុងនឹងមានទំហំប៉ុនគ្រាប់សណ្តែកនៅកណ្តាលទីលាន — អ្វីៗផ្សេងទៀតគឺជាស្រទាប់អេឡិចត្រុងដែល «ស្ទើរតែទទេ»។

អាតូមទាំងអស់នៅក្នុងសកលលោកត្រូវបានបង្កើតឡើងពីភាគល្អិតបីប្រភេទតែប៉ុណ្ណោះ — អ្វីដែលខុសគ្នាគឺចំនួនរបស់វា។ ការប្រៀបធៀបភាគល្អិតគឺងាយស្រួលដោយផ្អែកលើលក្ខណៈបី៖ បន្ទុក ម៉ាស់ និង «ទីកន្លែងរស់នៅ»។

ប្រូតុង និងណឺត្រុងមានម៉ាស់ស្ទើរតែដូចគ្នា — ប្រហែល 1 a.e.m. (ឯកតាម៉ាស់អាតូម)។ អេឡិចត្រុងស្រាលជាងពួកវាប្រហែល 1836 ដង ដូច្នេះម៉ាស់របស់វាត្រូវបានគេមិនយកមកគិតក្នុងការគណនា។ ចំណែកឯបន្ទុករបស់ប្រូតុង និងអេឡិចត្រុងវិញគឺស្មើគ្នានៅក្នុងទំហំ ប៉ុន្តែផ្ទុយគ្នានៅក្នុងសញ្ញា៖ ដរាបណាអាតូមមានចំនួនប្រូតុងស្មើនឹងចំនួនអេឡិចត្រុង អាតូមនោះមានលក្ខណៈអព្យាក្រឹតខាងអគ្គិសនី។

សមាសភាពនៃអាតូមណាមួយត្រូវបានពិពណ៌នាដោយលេខពីរ៖

• លេខអាតូម Z — ចំនួនប្រូតុងនៅក្នុងនុយក្លេអុង។ នេះគឺជាលេខរៀងនៃធាតុនៅក្នុងតារាងខួប៖ លេខ ១ — អ៊ីដ្រូសែន (១ ប្រូតុង), លេខ ៨ — អុកស៊ីសែន (៨ ប្រូតុង), លេខ ៧៩ — មាស (៧៩ ប្រូតុង)។ ដូច្នេះនៅក្នុងគំរូភពនៃអាតូម ចំនួនប្រូតុងក្នុងនុយក្លេអុងគឺស្មើនឹងចំនួនអេឡិចត្រុង៖ អាតូមមានលក្ខណៈអព្យាក្រឹត ហើយសម្រាប់ប្រូតុងនីមួយៗមានអេឡិចត្រុងមួយ។
• លេខម៉ាស់ A — ចំនួនភាគល្អិតសរុបនៅក្នុងនុយក្លេអុង៖ \(A = Z + N\) ដែល N គឺជាចំនួនណឺត្រុង។ ពីនេះយើងបានរូបមន្តសំខាន់សម្រាប់លំហាត់៖ \(N = A - Z\)។

សមាសភាពអាតូមត្រូវបានសរសេរដូចនេះ៖ \(^{A}_{Z}\text{X}\)។ ឧទាហរណ៍ \(^{35}_{17}\text{Cl}\) — ក្លរ ដែលមាន ១៧ ប្រូតុង និង ៣៥ − ១៧ = ១៨ ណឺត្រុង។ សេចក្តីសង្ខេបខាងក្រោមគឺជាក្បួនដោះស្រាយទាំងមូល។

អេឡិចត្រុងមិនហោះហើរជុំវិញនុយក្លេអុងតាមចិត្តទេ៖ ពួកវាស្ថិតនៅលើ កម្រិតថាមពល (ស្រទាប់)។ កាន់តែឆ្ងាយពីនុយក្លេអុង កម្រិតកាន់តែផ្ទុកអេឡិចត្រុងបានច្រើន — អតិបរមាត្រូវបានគណនាដោយរូបមន្ត \(2n^2\)៖

• កម្រិតទី ១ — មិនលើសពី ២ អេឡិចត្រុង;
• កម្រិតទី ២ — មិនលើសពី ៨;
• កម្រិតទី ៣ — មិនលើសពី ១៨;
• កម្រិតទី ៤ — មិនលើសពី ៣២។

កម្រិតត្រូវបានបំពេញតាមលំដាប់លំដោយ ពីជិតទៅឆ្ងាយ។ ឧទាហរណ៍ អុកស៊ីសែន (Z = 8) មានអេឡិចត្រុង ២, ៦; សូដ្យូម (Z = 11) — ២, ៨, ១; ក្លរ (Z = 17) — ២, ៨, ៧។ អេឡិចត្រុងនៃស្រទាប់ខាងក្រៅត្រូវបានគេហៅថា អេឡិចត្រុងវ៉ាឡង់ — ពួកវាចូលរួមក្នុងប្រតិកម្មគីមី និងកំណត់លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ធាតុ។

ចំនួនស្រទាប់ក៏ត្រូវបានបង្ហាញដោយតារាងខួបផងដែរ៖ វាស្មើនឹងលេខខួបដែលធាតុនោះស្ថិតនៅ។ នៅថ្នាក់ខ្ពស់ ស្រទាប់ត្រូវបានបែងចែកបន្ថែមទៅជាអនុស្រទាប់ s, p, d, f និងសរសេរ ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រុង — ឧទាហរណ៍ អុកស៊ីសែន 1s²2s²2p⁴។

ចំនួនប្រូតុងនៃធាតុមិនអាចផ្លាស់ប្តូរបានទេ៖ បើបន្ថែមប្រូតុងទៅក្នុងនុយក្លេអុង វានឹងក្លាយជាធាតុផ្សេង។ ប៉ុន្តែចំនួនណឺត្រុងអាចខុសគ្នា។ អ៊ីសូតូប — គឺជាអាតូមនៃធាតុតែមួយដែលមាន Z ដូចគ្នា ប៉ុន្តែមានចំនួនណឺត្រុងខុសគ្នា ដែលមានន័យថាមានលេខម៉ាស់ A ខុសគ្នា។

ឧទាហរណ៍បុរាណគឺអ៊ីដ្រូសែន និងអ៊ីសូតូបទាំងបីរបស់វា៖ ប្រូទីយ៉ូម \(^{1}_{1}\text{H}\) (គ្មានណឺត្រុង), ដឺតេរីយ៉ូម \(^{2}_{1}\text{H}\) (១ ណឺត្រុង) និងទ្រីទីយ៉ូម \(^{3}_{1}\text{H}\) (២ ណឺត្រុង)។ តាមគីមី អ៊ីសូតូបស្ទើរតែមិនអាចបែងចែកបាន៖ ក្នុងប្រតិកម្ម អេឡិចត្រុងដើរតួនាទីសំខាន់ ហើយអ៊ីសូតូបមានចំនួនអេឡិចត្រុងស្មើគ្នា។

ដោយសារតែអ៊ីសូតូបនេះហើយ ដែលម៉ាស់អាតូមក្នុងតារាងខួបមានលេខទសភាគ៖ វាជាមធ្យមភាគនៃអ៊ីសូតូបធម្មជាតិទាំងអស់របស់ធាតុ។ ឧទាហរណ៍ ក្លរមាន ៣៥,៤៥ — ព្រោះក្លរធម្មជាតិមានល្បាយនៃក្លរ-៣៥ និងក្លរ-៣៧។

ពាក្យ «អាតូម» មកពីភាសាក្រិច atomos — «មិនអាចបំបែកបាន»៖ នេះជាអ្វីដែល Democritus បានគិត ហើយនៅដើមសតវត្សទី XIX លោក J. Dalton បានបង្កើតទ្រឹស្តីវិទ្យាសាស្ត្រដំបូងដោយផ្អែកលើគំនិតនេះ។ ប៉ុន្តែការរកឃើញនៅចុងសតវត្សទី XIX និងដើមសតវត្សទី XX បានបង្ហាញថា៖ អាតូមមានរចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុង។

• ១៨៩៧ — គំរូរបស់ Thomson («នំ pudding ជាមួយផ្លែ raisins»)។ J. Thomson បានរកឃើញអេឡិចត្រុង ហើយសន្មតថាអេឡិចត្រុងត្រូវបានបង្កប់នៅក្នុង «បរិយាកាស» ដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាន ដូចជា raisins នៅក្នុងនំ pudding។
• ១៩១១ — គំរូភពរបស់ Rutherford។ ដោយបាញ់កាំរស្មី α ទៅលើបន្ទះមាស E. Rutherford បានរកឃើញថា ម៉ាស់ និងបន្ទុកវិជ្ជមានស្ទើរតែទាំងអស់ត្រូវបានប្រមូលផ្តុំនៅក្នុងនុយក្លេអុងតូចមួយ ហើយអេឡិចត្រុងធ្វើចលនាជុំវិញវា ដូចជាភពធ្វើចលនាជុំវិញព្រះអាទិត្យ។
• ១៩១៣ — គំរូរបស់ Bohr។ Niels Bohr បានបញ្ជាក់ថា៖ អេឡិចត្រុងមិនធ្វើចលនាតាមគន្លងណាមួយទេ ប៉ុន្តែតាមគន្លងជាក់លាក់ដែលមានថាមពលថេរ — ដូច្នេះកម្រិតថាមពលក៏បានលេចឡើង។
• ទសវត្សរ៍ ១៩២០ — គំរូកង់ទិច-មេកានិច។ រូបវិទ្យាសម័យទំនើបពិពណ៌នាអេឡិចត្រុងមិនមែនជាគ្រាប់បាល់លើគន្លងទេ ប៉ុន្តែជា ពពកអេឡិចត្រុង — តំបន់ដែលអេឡិចត្រុងអាចត្រូវបានរកឃើញដោយប្រូបាប៊ីលីតេជាក់លាក់។

គំរូភពដែលមានកម្រិតថាមពល (ដូចក្នុងដ្យាក្រាមខាងលើ) នៅតែត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងគីមីវិទ្យាថ្នាក់សាលារហូតមកដល់សព្វថ្ងៃ៖ សម្រាប់រាប់ភាគល្អិត និងរៀបចំអេឡិចត្រុង ភាពត្រឹមត្រូវរបស់វាគឺគ្រប់គ្រាន់ហើយ។