Атом (от греч. atomos - неделимый), - частица вещества микроскопических размеров и очень малой массы (микрочастица), наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Каждому химическому элементу соответствует определённый род атомов, обозначаемых символом элемента (например, атом водорода Н, атом железа Fe, атом ртути Hg, атом урана U).
Атомы могут существовать как в свободном состоянии, в газе, так и в связанном. Соединяясь химически с атомами
того же элемента или атомами других элементов, они образуют более сложные микрочастицы - молекулы,
всё огромное многообразие химических соединений обусловлено различными сочетаниями атомов в молекулах. Связываясь
друг с другом непосредственно или в составе молекул, атомы образуют жидкости, твёрдые тела и кристаллы.
Свойства макроскопических тел - газообразных, жидких и твёрдых, и свойства отдельных молекул зависят от свойств
входящих в их состав атомов. Все свойства атома, физические и химические, определяются его строением как системы,
состоящей из ядра и электронов, и подчиняются характерным для микроскопических явлений квантовым законам.
Атом состоит из тяжёлого ядра, обладающего положительным электрическим зарядом, и окружающих его лёгких электронов
с отрицательными электрическими зарядами, образующих электронные оболочки атома. Размеры атома в целом определяются
размерами его электронной оболочки и велики по сравнению с размерами ядра атома.
Характерные порядки размеров:
-
- Линейные размеры:10-8см.
- Площадь(Поперечное сечение):10-16 см2
- Объем:10-24 см3
- Линейные размеры:10-12см.
- Площадь(Поперечное сечение):10-24 см2
- Объем:10-36 см3
Электронные оболочки атомов не имеют строго определённой границы; значения размеров атомов ("атомные радиусы") в
большей или меньшей степени зависят от способов их определения и весьма разнообразны.
Заряд ядра - основная характеристика атома, обусловливающая его принадлежность определённому химическому элементу. Заряд ядра всегда является целым кратным элементарного положительного электрического заряда е, равного по абсолютному значению заряду электрона -е.
Заряд ядра равен +Ze, где Z - порядковый номер (атомный номер). Z = 1, 2, 3, 4,... для атомов последовательных элементов в периодической системе элементов Менделеева, т. е. для атомов Н, Не, Li, Be и тд. В нейтральном атоме ядро с зарядом +Ze удерживает Z электронов с общим зарядом -Ze и полный заряд атома равен нулю; в положительном ионе-атоме., потерявшем k электронов (ионизованном атоме), остаётся Z-k электронов (k = 1, 2, 3, ... - кратность ионизации) и его заряд равен +ke, в отрицательном ионе -атоме, присоединившем k электронов,- содержится Z + k электронов, и его заряд равен -ke.
Для положительного иона максимальное значение k = Z (такой ион потерял все свои электроны и состоит из "голого" ядра); для отрицательного свободного иона k = 1, для связанных атомов возможно образование отрицательных ионов с k > 1 (в растворах, комплексных соединениях и ионных кристаллах).
Говоря об атомах определённого элемента, подразумевают как нейтральные атомы, так и ионы этого элемента. Но иногда под "атомом" понимают нейтральный атом, в противоположность ионам. Положительные и отрицательные ионы при написании отличают от нейтрального атома индексом k+ и k-, например О обозначает нейтральный атом кислорода (Z = 8), О+, О2+(или O++), O3+,..., O8+ - его положительные ионы, О-, O2- (или О- - его отрицательные ионы). Совокупность нейтрального атома и ионов других элементов с тем же числом электронов образует изоэлектронный ряд. Простейший такой ряд начинается с атома водорода: H, He+, Li2+, Be3+ и тд.; члены этого ряда состоят из ядра и одного электрона.
Порядок значений зарядов ядер различных атомов был определён английским физиком Э.Резерфордом в его первоначальных
опытах по рассеянию альфа-частиц (1911). Значения Z были надёжно установлены английским физиком Г. Мозли (1913-14) на
основе изучения рентгеновских спектров последовательных элементов в периодической системе. Кратность заряда ядра атома
элементарному заряду е получила объяснение, исходя из представлений о строении ядра: Z равно числу протонов в ядре,
протон имеет заряд +е, и полный заряд ядра равен сумме зарядов всех Z протонов, т. е. +Ze.
Масса атома возрастает с увеличением Z. Масса ядра атома приближённо пропорциональна массовому числу атома - общему
числу протонов и нейтронов в ядре. Масса электрона (0,91 10-27 г.) значительно меньше (примерно в 1840 раз) массы
протона или нейтрона (1,67×10-24 г.), и поэтому масса атома в целом определяется в основном массой его ядра.
Атомы данного элемента могут отличаться массой ядра (число протонов Z постоянно, число нейтронов А-Z может меняться); такие разновидности атомов одного и того же элемента называются изотопами. Различие массы ядра почти не сказывается
на строении их электронных оболочек, зависящем от заряда ядра Z. Химические и большинство физических свойств (оптические, электрические, магнитные), определяемые строением электронных оболочек, одинаковы или очень близки для всех изотопов данного элемента. Наибольшие отличия в свойствах (изотонические эффекты) получаются для изотопов водорода (Z = 1) из-за большой разницы в массах обычного лёгкого атома водорода (А = 1), атома дейтерия (А = 2) и атома трития (А = 3).
Источник: за основу взят текст статьи в БСЭ
Статья
Обсуждение