Ang atomo ay binubuo ng isang nucleus at isang electron shell: sa loob ng napakaliit na nucleus ay matatagpuan ang mga proton at neutron, habang ang mga electron ay umiikot sa paligid nito. Sa pag-alam ng dalawang numero mula sa periodic table, maaari mong "buuin" ang anumang atomo: bilangin ang lahat ng particle nito at ilagay ang mga electron sa kanilang mga antas. Sa pahinang ito, makikita mo ang isang biswal na modelo ng atomo, mga formula ng Z at A, isotopes, mga halimbawa ng problema, at isang interactive quiz para sa pagsasanay.
Ano ang binubuo ng isang atomo
Ang atomo ay ang pinakamaliit na particle ng isang kemikal na elemento na nagpapanatili ng mga katangian nito. Ito ay mas simple kaysa sa iniisip mo, na may dalawang pangunahing "bahagi":
- Nucleus — ang sentro ng atomo. Dito matatagpuan ang dalawang uri ng particle: positibong proton at neutral na neutron. Ang nucleus ay napakaliit — humigit-kumulang 100,000 beses na mas maliit kaysa sa mismong atomo — ngunit dito nakatuon ang higit sa 99.9% ng masa nito.
- Electron shell — ang natitirang espasyo ng atomo kung saan ang mga magaan at negatibong electron ay gumagalaw sa paligid ng nucleus.
Kung palalakihin ang atomo hanggang sa laki ng isang stadium, ang nucleus ay magiging parang isang gisantes sa gitna ng field — ang lahat ng iba pa ay ang "halos bakanteng" electron shell.
Mga proton, neutron, at electron: tatlong particle ng atomo
Ang lahat ng atomo sa uniberso ay binubuo lamang ng tatlong uri ng particle — nagkakaiba lamang sila sa dami. Madaling ihambing ang mga particle batay sa tatlong katangian: charge, masa, at "tirahan".
Ang proton at neutron ay halos magkapareho ang masa — humigit-kumulang 1 amu (atomic mass unit). Ang electron ay mas magaan kaysa sa kanila nang humigit-kumulang 1836 beses, kaya ang masa nito ay hindi isinasama sa mga kalkulasyon. Ang mga charge ng proton at electron ay magkapareho ang laki ngunit magkasalungat ang sign: hangga't ang bilang ng proton sa atomo ay katumbas ng bilang ng electron, ito ay electrically neutral.
Mga formula ng atomo: Z, A, at bilang ng neutron
Ang komposisyon ng anumang atomo ay inilalarawan ng dalawang numero:
- Atomic number Z — bilang ng mga proton sa nucleus. Ito ang pagkakasunod-sunod na numero ng elemento sa periodic table: No. 1 — hydrogen (1 proton), No. 8 — oxygen (8 proton), No. 79 — gold (79 proton). Samakatuwid, sa planetary model ng atomo, ang bilang ng mga proton sa nucleus ay katumbas ng bilang ng mga electron: ang atomo ay neutral, at sa bawat proton ay may eksaktong isang electron.
- Mass number A — kabuuang bilang ng mga particle sa nucleus: \(A = Z + N\), kung saan ang N ay ang bilang ng mga neutron. Mula rito ang pangunahing formula para sa mga problema sa paaralan: \(N = A - Z\).
Ang komposisyon ng atomo ay isinusulat nang ganito: \(^{A}_{Z}\text{X}\). Halimbawa, \(^{35}_{17}\text{Cl}\) — chlorine, na may 17 proton at 35 − 17 = 18 neutron. Ang gabay sa ibaba ay ang buong algorithm sa tatlong linya.
Electron shell: mga antas na 2, 8, 18
Ang mga electron ay hindi basta-basta lumilipad sa paligid ng nucleus: sila ay nakaposisyon sa mga energy level (shell). Habang lumalayo ang antas mula sa nucleus, mas maraming electron ang kaya nitong hawakan — ang maximum ay kinakalkula gamit ang formula na \(2n^2\):
- 1st level — hindi hihigit sa 2 electron;
- 2nd level — hindi hihigit sa 8;
- 3rd level — hindi hihigit sa 18;
- 4th level — hindi hihigit sa 32.
Ang mga antas ay pinupuno nang sunud-sunod, mula sa pinakamalapit hanggang sa pinakamalayo. Halimbawa, sa oxygen (Z = 8) ang mga electron ay nakaposisyon bilang 2, 6; sa sodium (Z = 11) — 2, 8, 1; sa chlorine (Z = 17) — 2, 8, 7. Ang mga electron sa pinakalabas na antas ay tinatawag na valence electrons — sila ang nakikilahok sa mga kemikal na reaksyon at nagtatakda ng mga katangian ng elemento.
Ang bilang ng mga antas ay ipinapahiwatig din ng periodic table: ito ay katumbas ng numero ng period kung saan matatagpuan ang elemento. Sa mas mataas na antas, ang mga antas ay hinahati pa sa mga sub-level na s, p, d, f at isinusulat bilang electron configurations — halimbawa, sa oxygen ay 1s²2s²2p⁴.
Isotopes: isang elemento — iba't ibang atomo
Ang bilang ng mga proton sa isang elemento ay hindi maaaring baguhin: kung magdagdag ka ng proton sa nucleus, magiging ibang elemento na ito. Ngunit ang mga neutron ay maaaring mag-iba. Ang isotopes ay mga atomo ng parehong elemento na may parehong Z, ngunit may magkaibang bilang ng neutron, at samakatuwid ay may magkaibang mass number na A.
Ang klasikong halimbawa ay hydrogen at ang tatlong isotopes nito: protium \(^{1}_{1}\text{H}\) (walang neutron), deuterium \(^{2}_{1}\text{H}\) (1 neutron), at tritium \(^{3}_{1}\text{H}\) (2 neutron). Sa kemikal na paraan, ang mga isotope ay halos hindi mapagkakaiba: sa mga reaksyon, ang mga electron ang may pangunahing papel, at ang mga isotope ay may parehong bilang nito.
Dahil sa mga isotope kaya ang mga atomic mass sa periodic table ay may mga decimal: ito ang weighted average ng lahat ng natural na isotopes ng elemento. Ang chlorine, halimbawa, ay 35.45 — dahil ang natural na chlorine ay binubuo ng halo ng chlorine-35 at chlorine-37.
Mga modelo ng atomo: mula sa "hindi mahahati na particle" hanggang sa planetary
Ang salitang "atomo" ay nagmula sa Griyegong atomos — "hindi mahahati": ganito ang paglalarawan dito ni Democritus, at noong unang bahagi ng ika-19 na siglo, binuo ni J. Dalton ang unang siyentipikong teorya batay sa ideya ng hindi mahahati na atomo. Ngunit ang mga pagtuklas sa pagitan ng ika-19 at ika-20 siglo ay nagpakita: ang atomo ay may panloob na istruktura.
- 1897 — Thomson model ("plum pudding"). Natuklasan ni J. Thomson ang electron at ipinagpalagay na ang mga electron ay nakabaon sa isang positibong "medium", parang mga pasas sa pudding.
- 1911 — Rutherford planetary model. Sa pamamagitan ng pagpapaputok ng α-particles sa gold foil, natuklasan ni E. Rutherford na halos lahat ng masa at positibong charge ay nakatuon sa isang maliit na nucleus, at ang mga electron ay umiikot sa paligid nito, parang mga planeta sa paligid ng Araw.
- 1913 — Bohr model. Nilinaw ni Niels Bohr: ang mga electron ay hindi gumagalaw sa anumang orbit, kundi sa mga tiyak na orbit na may fixed energy — kaya lumitaw ang mga energy level.
- 1920s — quantum-mechanical model. Inilalarawan ng modernong pisika ang electron hindi bilang isang bola sa orbit, kundi bilang isang electron cloud — isang rehiyon ng espasyo kung saan ang electron ay maaaring matagpuan nang may tiyak na probabilidad.
Ang planetary model na may mga antas (tulad ng sa diagram sa itaas) ay ginagamit pa rin sa chemistry sa paaralan: para sa pagbilang ng mga particle at pag-aayos ng mga electron, ang katumpakan nito ay sapat na.
Mga halimbawa: pagsusuri ng atomo gamit ang periodic table
Halimbawa 1. Buong pagsusuri ng chlorine atom
Problema. Tukuyin ang komposisyon ng chlorine atom at ayusin ang mga electron sa mga antas. Sa periodic table: chlorine Cl — elemento No. 17, atomic mass 35.45.
Hakbang 1. Atomic number Z = 17 → sa nucleus ay may 17 proton.
Hakbang 2. Ang atomo ay neutral → ang mga electron ay pareho ang bilang: 17 electron.
Hakbang 3. Mass number — i-round ang atomic mass: A = 35. Mga neutron: \(N = A - Z = 35 - 17 = 18\).
Hakbang 4. Ayusin ang 17 electron sa mga antas mula sa pinakamalapit hanggang sa pinakamalayo: 2, pagkatapos 8, ang natitira ay 7 → 2, 8, 7. Sa panlabas na antas ay may 7 valence electron — sila ang nagtatakda ng mga kemikal na katangian ng chlorine.
Sagot: 17 p⁺, 18 n⁰, 17 e⁻; electron levels: 2, 8, 7.
Halimbawa 2. Ilang neutron ang nasa uranium-235
Problema. Ilang neutron ang nasa nucleus ng isotope na uranium \(^{235}_{92}\text{U}\)?
Hakbang 1. Basahin ang record: ang ibabang numero ay atomic number, Z = 92 (proton); ang itaas ay mass number, A = 235.
Hakbang 2. Kalkulahin: \(N = A - Z = 235 - 92 = 143\).
Sagot: 143 neutron. Tandaan: ang natural na uranium ay mayroon ding isotope na \(^{238}_{92}\text{U}\) — parehong 92 proton, ngunit may 146 neutron.
Halimbawa 3. Pagkilala sa elemento batay sa mga electron
Problema. Ang mga electron ng isang atomo ay nakaayos sa mga antas nang ganito: 2, 8, 1. Anong elemento ito?
Hakbang 1. Bilangin ang mga electron: 2 + 8 + 1 = 11.
Hakbang 2. Sa isang neutral na atomo, ang bilang ng mga electron ay katumbas ng bilang ng mga proton → Z = 11.
Hakbang 3. Tingnan ang periodic table: elemento No. 11 — sodium Na.
Sagot: sodium. Makikita rin kung bakit ito napaka-aktibo: sa panlabas na antas ay mayroon lamang isang electron, at madali itong ibinibigay ng sodium.
Mga karaniwang pagkakamali sa mga problema sa istruktura ng atomo
-
Pagkalito sa atomic mass at mass number: paglalagay ng decimal mass mula sa table (halimbawa, 35.45 para sa chlorine) sa formula na N = A − Z.
Ang mass number A ay laging buong numero: ito ang bilang ng mga particle (proton at neutron) sa isang partikular na atomo. Para sa mga problema, ang atomic mass mula sa table ay dapat i-round sa buong numero: para sa chlorine A = 35, kaya N = 35 − 17 = 18.
-
Pag-aakalang ang atomic number ng elemento ay ang kabuuang bilang ng lahat ng particle sa atomo.
Ang numero ng elemento Z ay bilang lamang ng mga proton (at electron sa isang neutral na atomo). Ang mga neutron ay hindi kasama sa Z: sila ay hinahanap nang hiwalay, gamit ang formula na N = A − Z.
-
Paglalagay ng mga electron sa nucleus: "ang atomo ay binubuo ng mga proton, neutron, at electron na matatagpuan sa nucleus".
Sa nucleus ay may mga proton at neutron lamang. Ang mga electron ay gumagalaw sa paligid ng nucleus sa electron shell — sa mga distansyang libu-libong beses na mas malaki kaysa sa laki ng mismong nucleus.
-
Para sa ion, pagbibilang ng mga electron batay sa atomic number: para sa Na⁺ "11 electron".
Ang Z ay nagbibigay lamang ng bilang ng mga electron para sa isang neutral na atomo. Ang ion ay may charge: ang Na⁺ ay nagbigay ng isang electron — kaya may natitirang 10; ang Cl⁻ ay tumanggap ng isa — kaya naging 18. Ang bilang ng mga proton ay hindi nagbabago.
-
Pagpuno sa mga antas nang pantay o random: para sa chlorine, halimbawa, isinusulat ang 8, 8, 1.
Ang mga antas ay pinupuno nang mahigpit mula sa nucleus palabas: una ang una (maximum na 2 electron), pagkatapos ang pangalawa (8), pagkatapos ang pangatlo. Para sa chlorine na may 17 electron, ang tama ay: 2, 8, 7.
Mga tanong at sagot
Ano ang binubuo ng isang atomo? Sa madaling salita
Ang atomo ay binubuo ng nucleus at electron shell. Ang nucleus ay binubuo ng mga proton (charge +1) at neutron (walang charge), ang shell ay binubuo ng mga electron (charge −1). Ang bilang ng mga proton ay katumbas ng atomic number ng elemento sa periodic table.
Bakit tinatawag na hindi mahahati na particle ang atomo kung ito ay nahahati?
Ang pangalan ay nanatili mula sa sinaunang Griyegong atomos — "hindi mahahati": hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo, ang atomo ay itinuturing na pinakasimpleng "brick" ng materya. Pagkatapos ay natuklasan ang electron at nucleus. Ngunit sa mga kemikal na reaksyon, ang atomo ay hindi talaga nahahati — ang mga electron shell lamang ang nagbabago, kaya para sa chemistry, ito pa rin ang pinakamaliit na particle ng elemento.
Tama ba na ang atomo ay binubuo ng mga proton at neutron?
Kalahati lamang: ang mga proton at neutron ay komposisyon ng nucleus. Ang buong komposisyon ng atomo ay nucleus (proton + neutron) at mga electron na gumagalaw sa paligid ng nucleus at bumubuo sa electron shell.
Bakit sa planetary model ng atomo ang bilang ng mga proton sa nucleus ay katumbas ng bilang ng mga electron?
Dahil ang atomo sa kabuuan ay electrically neutral: ang positibong charge ng nucleus (+Z mula sa mga proton) ay dapat ganap na mabayaran ng negatibong charge ng mga electron (−Z). Kung ang atomo ay mawalan o tumanggap ng electron, ang pagkakapantay-pantay ay nasisira — nagiging isang charged particle, o ion.
Paano malalaman ang bilang ng mga proton, neutron, at electron gamit ang periodic table?
Ang mga proton ay ang atomic number Z. Ang mga electron sa isang neutral na atomo ay pareho ang bilang. Ang mga neutron — i-round ang atomic mass sa buong numero (ito ang mass number A) at ibawas ang atomic number: N = A − Z. Halimbawa, iron No. 26 na may mass na 56: 26 proton, 26 electron, 56 − 26 = 30 neutron.
Bakit ang atomic mass sa periodic table ay may decimal?
Dahil ito ang average ng lahat ng natural na isotopes ng elemento batay sa kanilang kasaganaan. Ang bawat indibidwal na atomo ay may buong mass number (35 o 37 para sa chlorine), ngunit ang average ng halo ng mga isotope ay nagreresulta sa isang decimal — 35.45.
