Atom yadro va elektron qobiqdan iborat: kichik yadroda protonlar va neytronlar joylashgan, uning atrofida esa elektronlar harakatlanadi. Mendeleyev jadvalidagi atigi ikkita raqamni bilib, istalgan atomni «yig'ish» mumkin: uning barcha zarralarini hisoblash va elektronlarni pog'onalar bo'yicha joylashtirish. Ushbu sahifada atomning ko'rgazmali modeli, Z va A formulalari, izotoplar, masalalar yechimi va mashq qilish uchun interaktiv test mavjud.
Atom nimadan iborat
Atom — kimyoviy elementning o'z xossalarini saqlab qoladigan eng kichik zarrachasi. U ko'ringanidan ko'ra soddaroq tuzilgan — atigi ikki «qism»dan iborat:
- Yadro — atomning markazi. Unda ikki turdagi zarrachalar yashaydi: musbat zaryadli protonlar va neytral neytronlar. Yadro nihoyatda kichik — atomning o'zidan taxminan 100 000 marta kichik, ammo uning massasining 99,9% dan ortig'i aynan shu yerda to'plangan.
- Elektron qobiq — atomning qolgan barcha qismi bo'lib, unda yadro atrofida yengil manfiy zaryadli elektronlar harakatlanadi.
Agar atomni stadion hajmiga qadar kattalashtirsak, yadro maydon markazidagi no'xatdek bo'ladi — qolgan barcha joyni esa «deyarli bo'sh» elektron qobiq egallaydi.
Protonlar, neytronlar va elektronlar: atomning uchta zarrachasi
Koinotdagi barcha atomlar atigi uch turdagi zarrachalardan yig'ilgan — faqat ularning soni turlicha. Zarrachalarni uchta belgi bo'yicha solishtirish qulay: zaryad, massa va «yashash joyi».
Proton va neytron massasi bo'yicha deyarli bir xil — taxminan 1 a.e.m. (atom massa birligi). Elektron ulardan taxminan 1836 marta yengil, shuning uchun hisob-kitoblarda uning massasi e'tiborga olinmaydi. Proton va elektronning zaryadlari esa qiymati bo'yicha teng, ishorasi bo'yicha qarama-qarshidir: atomda protonlar soni elektronlar soniga teng ekan, u elektr neytral bo'ladi.
Atom formulalari: Z, A va neytronlar soni
Har qanday atomning tarkibi ikkita son bilan tavsiflanadi:
- Zaryad soni Z — yadrodagi protonlar soni. Bu Mendeleyev jadvalidagi elementning tartib raqamidir: №1 — vodorod (1 proton), №8 — kislorod (8 proton), №79 — oltin (79 proton). Shuning uchun atomning planetar modelida yadrodagi protonlar soni elektronlar soniga teng: atom neytral va har bir proton uchun bitta elektron to'g'ri keladi.
- Massa soni A — yadrodagi zarrachalarning umumiy soni: \(A = Z + N\), bu yerda N — neytronlar soni. Bundan maktab masalalarining asosiy ishchi formulasi kelib chiqadi: \(N = A - Z\).
Atom tarkibi quyidagicha yoziladi: \(^{A}_{Z}\text{X}\). Masalan, \(^{35}_{17}\text{Cl}\) — xlor, uning 17 ta protoni va 35 − 17 = 18 ta neytroni bor. Quyidagi eslatma — barcha algoritmlar uch qatorda.
Elektron qobiq: 2, 8, 18 pog'onalari
Elektronlar yadro atrofida tartibsiz uchmaydi: ular energetik pog'onalarda (qobiqlarda) joylashadi. Pog'ona yadrodan qanchalik uzoq bo'lsa, u shunchalik ko'p elektron sig'diradi — maksimal soni \(2n^2\) formulasi bo'yicha hisoblanadi:
- 1-pog'ona — ko'pi bilan 2 ta elektron;
- 2-pog'ona — ko'pi bilan 8 ta;
- 3-pog'ona — ko'pi bilan 18 ta;
- 4-pog'ona — ko'pi bilan 32 ta.
Pog'onalar tartib bilan, yaqinidan uzoqdagisiga qarab to'ldiriladi. Masalan, kislorodda (Z = 8) elektronlar 2, 6 tarzida; natriyda (Z = 11) — 2, 8, 1; xlor (Z = 17) — 2, 8, 7 tarzida joylashadi. Tashqi pog'ona elektronlari valent elektronlar deb ataladi — aynan ular kimyoviy reaksiyalarda ishtirok etadi va elementning xossalarini belgilaydi.
Pog'onalar sonini ham Mendeleyev jadvali ko'rsatadi: u element joylashgan davr raqamiga teng. Yuqori sinflarda pog'onalar qo'shimcha ravishda s, p, d, f kichik pog'onalarga bo'linadi va elektron konfiguratsiyalar yoziladi — masalan, kislorod uchun 1s²2s²2p⁴.
Izotoplar: bitta element — turli atomlar
Elementdagi protonlar sonini o'zgartirib bo'lmaydi: yadroga proton qo'shsangiz, boshqa element hosil bo'ladi. Ammo neytronlar soni turlicha bo'lishi mumkin. Izotoplar — bu bir xil Z ga, lekin har xil neytronlar soniga, demak, har xil massa soni A ga ega bo'lgan bir elementning atomlari.
Klassik misol — vodorod va uning uchta izotopi: protiy \(^{1}_{1}\text{H}\) (neytronlar umuman yo'q), deyteriy \(^{2}_{1}\text{H}\) (1 ta neytron) va tritiy \(^{3}_{1}\text{H}\) (2 ta neytron). Kimyoviy jihatdan izotoplar deyarli farq qilmaydi: reaksiyalarda asosiy rolni elektronlar o'ynaydi, izotoplarda esa ular teng.
Aynan izotoplar tufayli Mendeleyev jadvalidagi atom massalari kasrli: bu elementning barcha tabiiy izotoplari bo'yicha o'rtacha qiymatdir. Masalan, xlor uchun 35,45 — chunki tabiiy xlor xlor-35 va xlor-37 aralashmasidan iborat.
Atom modellari: «bo'linmas zarracha»dan planetargacha
«Atom» so'zi yunoncha atomos — «bo'linmas» degan ma'noni anglatadi: Demokrit shunday tasavvur qilgan, XIX asr boshida esa J. Dalton bo'linmas atom g'oyasi asosida birinchi ilmiy nazariyani qurgan. Ammo XIX–XX asrlar chegarasidagi kashfiyotlar shuni ko'rsatdiki: atom ichki tuzilishga ega.
- 1897 — Tomson modeli («mayizli puding»). J. Tomson elektronni kashf etdi va elektronlar musbat zaryadli «muhit» ichiga mayiz kabi botirilgan deb taxmin qildi.
- 1911 — Rezerfordning planetar modeli. Oltin folgani α-zarrachalar bilan o'qqa tutib, E. Rezerford deyarli barcha massa va musbat zaryad kichik yadroda to'planganini, elektronlar esa yadro atrofida sayyoralar Quyosh atrofida aylangandek harakatlanishini aniqladi.
- 1913 — Bor modeli. Nils Bor aniqlik kiritdi: elektronlar istalgan emas, balki aniq energiyaga ega bo'lgan qat'iy orbitalar bo'ylab harakatlanadi — shunday qilib energetik pog'onalar paydo bo'ldi.
- 1920-yillar — kvant-mexanik model. Zamonaviy fizika elektronni orbitadagi sharcha sifatida emas, balki elektron buluti sifatida tasvirlaydi — bu elektronni ma'lum ehtimollik bilan topish mumkin bo'lgan fazo sohasi.
Maktab kimyosi hali ham pog'onali planetar modeldan (yuqoridagi sxemadagi kabi) foydalanadi: zarrachalarni hisoblash va elektronlarni joylashtirish uchun uning aniqligi yetarli.
Misollar: Mendeleyev jadvali bo'yicha atomni tahlil qilish
1-misol. Xlor atomini to'liq tahlil qilish
Masala. Xlor atomining tarkibini aniqlang va elektronlarni pog'onalar bo'yicha taqsimlang. Mendeleyev jadvalida: xlor Cl — №17 element, atom massasi 35,45.
1-qadam. Tartib raqami Z = 17 → yadroda 17 ta proton.
2-qadam. Atom neytral → elektronlar ham shuncha: 17 ta elektron.
3-qadam. Massa soni — atom massasini yaxlitlaymiz: A = 35. Neytronlar: \(N = A - Z = 35 - 17 = 18\).
4-qadam. 17 ta elektronni yaqinidan uzoqdagisiga qarab pog'onalarga joylashtiramiz: 2, keyin 8, qoldig'i 7 → 2, 8, 7. Tashqi pog'onada 7 ta valent elektron bor — aynan ular xlorning kimyoviy xossalarini belgilaydi.
Javob: 17 p⁺, 18 n⁰, 17 e⁻; elektron pog'onalari: 2, 8, 7.
2-misol. Uran-235da nechta neytron bor
Masala. \(^{235}_{92}\text{U}\) uran izotopi yadrosida nechta neytron bor?
1-qadam. Yozuvni o'qiymiz: pastki son — zaryad soni, Z = 92 (protonlar); yuqorisi — massa soni, A = 235.
2-qadam. Hisoblaymiz: \(N = A - Z = 235 - 92 = 143\).
Javob: 143 ta neytron. E'tibor bering: tabiiy uranda \(^{238}_{92}\text{U}\) izotopi ham bor — o'sha 92 ta proton, lekin 146 ta neytron.
3-misol. Elektronlar bo'yicha elementni aniqlash
Masala. Atomda elektronlar pog'onalar bo'yicha shunday joylashgan: 2, 8, 1. Bu qaysi element?
1-qadam. Elektronlarni hisoblaymiz: 2 + 8 + 1 = 11.
2-qadam. Neytral atomda elektronlar soni protonlar soniga teng → Z = 11.
3-qadam. Mendeleyev jadvaliga qaraymiz: №11 element — natriy Na.
Javob: natriy. Shu bilan birga, uning nega bunchalik faol ekanligi ham ko'rinadi: tashqi pog'onada atigi bitta elektron bor va natriy uni osonlikcha berib yuboradi.
Atom tuzilishi masalalaridagi tez-tez uchraydigan xatolar
-
Atom massasi va massa sonini adashtirish: N = A − Z formulasiga jadvaldagi kasrli massani (masalan, xlor uchun 35,45) qo'yish.
Massa soni A — har doim butun son: bu aniq bir atomdagi zarrachalar (protonlar va neytronlar) soni. Masalalar uchun jadvaldagi atom massasi butun songacha yaxlitlanadi: xlor uchun A = 35, demak N = 35 − 17 = 18.
-
Elementning tartib raqami atomdagi barcha zarrachalarning umumiy soni deb hisoblash.
Elementning raqami Z — bu faqat protonlar (va neytral atomdagi elektronlar) soni. Neytronlar Z ga kirmaydi: ular alohida, N = A − Z formulasi bo'yicha topiladi.
-
Elektronlarni yadroning ichiga joylashtirish: «atom protonlar, neytronlar va yadrodagi elektronlardan iborat».
Yadroda faqat protonlar va neytronlar bor. Elektronlar yadro atrofida elektron qobiqda — yadro o'lchamidan o'n minglab marta katta masofalarda harakatlanadi.
-
Ion uchun elektronlarni element raqami bo'yicha hisoblash: Na⁺da «11 ta elektron» deb yozish.
Z faqat neytral atom uchun elektronlar sonini beradi. Ion zaryadlangan: Na⁺ bitta elektron bergan — 10 ta qolgan; Cl⁻ bitta qabul qilgan — 18 ta bo'lgan. Protonlar soni esa o'zgarmaydi.
-
Pog'onalarni teng yoki ixtiyoriy to'ldirish: masalan, xlor uchun 8, 8, 1 deb yozish.
Pog'onalar qat'iy yadrodan tashqariga qarab to'ldiriladi: avval birinchisi (maksimal 2 ta elektron), keyin ikkinchisi (8 ta), keyin uchinchisi. 17 ta elektronli xlor uchun to'g'risi: 2, 8, 7.
Savol va javoblar
Atom nimadan iborat? Qisqacha
Atom yadro va elektron qobiqdan iborat. Yadro — protonlar (+1 zaryad) va neytronlardan (zaryadsiz), qobiq — elektronlardan (−1 zaryad) iborat. Protonlar soni Mendeleyev jadvalidagi elementning tartib raqamiga teng.
Agar atom bo'linsa, nega uni bo'linmas zarracha deb atashadi?
Nomi qadimgi yunoncha atomos — «bo'linmas» so'zidan qolgan: XIX asr oxirigacha atomni moddaning eng oddiy «g'ishti» deb hisoblashgan. Keyin elektron va yadro kashf etildi. Ammo kimyoviy reaksiyalarda atom haqiqatan ham bo'linmaydi — faqat elektron qobiqlar qayta tuziladi, shuning uchun kimyo uchun u hali ham elementning eng kichik zarrachasi hisoblanadi.
Atom proton va neytronlardan iborat, degan gap to'g'rimi?
Faqat yarmi to'g'ri: proton va neytronlar — bu yadroning tarkibi. Atomning to'liq tarkibi — yadro (protonlar + neytronlar) va yadro atrofida harakatlanib, elektron qobiqni hosil qiluvchi elektronlar.
Nega atomning planetar modelida yadrodagi protonlar soni elektronlar soniga teng?
Chunki atom umuman olganda elektr neytral: yadro musbat zaryadi (+Z protonlardan) elektronlarning manfiy zaryadi (−Z) bilan to'liq kompensatsiya qilinishi kerak. Agar atom elektron yo'qotsa yoki qo'shib olsa, tenglik buziladi — zaryadlangan zarracha, ya'ni ion hosil bo'ladi.
Mendeleyev jadvali bo'yicha protonlar, neytronlar va elektronlar sonini qanday bilish mumkin?
Protonlar — bu elementning tartib raqami Z. Neytral atomda elektronlar soni ham shuncha. Neytronlar — atom massasini butun songacha yaxlitlang (bu massa soni A) va raqamni ayiring: N = A − Z. Masalan, 56 massali №26 temir: 26 ta proton, 26 ta elektron, 56 − 26 = 30 ta neytron.
Nega Mendeleyev jadvalidagi atom massasi kasrli?
Chunki bu elementning barcha tabiiy izotoplari bo'yicha ularning tarqalishini hisobga olgan holda o'rtacha qiymatdir. Har bir alohida atomning massa soni butun (xlor uchun 35 yoki 37), lekin izotoplar aralashmasi bo'yicha o'rtachasi kasrli chiqadi — 35,45.
