Сколько видов атомов существует

Атом — это мельчайшая, химически неделимая частица вещества. Все вещества состоят из атомов. То, что атомы существуют, предполагал еще Демокрит в IV в. до н. э. Однако доказать, что атомы действительно существуют, ученые смогли только в XIX веке.

Существует более 100 видов атомов. Они отличаются друг от друга своим строением. Когда выше было сказано, что атомы — это химически неделимые частицы, то это не значит, что они неделимы вообще.

Атомы состоят из более мелких частиц — протонов, нейтронов и электронов. В зависимости от того, сколько этих более мелких частиц входит в атом, различают виды атомов. Протоны и нейтроны образуют ядро атома, вокруг которого есть электронные облака, где двигаются электроны. Протоны и нейтроны также называют нуклонами.

Самые простые атомы — это водород и гелий. У первого только один электрон, а у второго — два. Это самые распространенные атомы во Вселенной, так как из них состоят звезды. Но они не самые распространенные на Земле. На Земле распространены более сложные атомы, больше различных их видов. Однако наиболее распространены кислород и кремний.

Молекулы состоят из атомов, которые притягиваются друг к другу. Одинаковые молекулы образуют вещество. Свойства вещества зависят от атомного состава и строения молекул. Имеет значение, какие атомы входят в состав молекулы, как они между собой соединены.

Одну молекулу водорода образуют два атома водорода. Много молекул водорода образуют вещество водород, которое при нормальных условиях — газ. Вода — это вещество, состоящее из молекул, образованных одним атомом кислорода и двумя атомами водорода. При нормальных условиях вещество вода — это жидкость.

Мельчайшей частицей вещества считается именно молекула, так как она определяет его химические свойства, а не атомы. При химических реакциях, когда одни вещества превращаются в другие, изменяются молекулы — одни исчезают, другие появляются. Однако атомы при этом остаются неизменными. Сколько атомов и каких типов было до химической реакции, столько их будет и после. Просто они будут по-другому между собой объединены и, следовательно, образуют уже другие молекулы, то есть другие вещества.

Если различных видов атомов всего чуть более 100, то число различных видов молекул исчисляется миллионами. Существуют очень сложные молекулы, в состав которых входят сотни и более атомов (преимущественно одного или нескольких видов). Такие молекулы входят в состав живых организмов.

Следует понимать, если две молекулы различаются между собой всего лишь одним атомом, то это уже совершенно разные молекулы, образующие разные вещества. Тогда станет понятным, почему разных атомов не так уж и много, а разных молекул огромное количество.

Размеры атомов и молекул ничтожны, это миллионные доли миллиметра и даже меньше. Их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Понятно, что молекулы больше атомов.

Самый четкий снимок атомов в истории

Размеры атомов зависят от их сложности. Чем больше электронов и больше ядро атома, тем больше сам атом. То же самое можно сказать о молекулах. Чем больше атомов входит в их состав и чем крупнее сами атомы, тем больше будет молекула вещества.

Атомы

На сегодняшний день известно (118) видов атомов. Более (90) из них существуют в природе, а остальные получены искусственно.

Атомы характеризуются:

  • определёнными очень малыми размерами;
  • определённой, тоже очень малой, массой;
  • определённым строением.

Размеры атомов настолько малы, что увидеть их невозможно даже в самый мощный микроскоп. Радиусы атомов составляют (0,046)–(0,25) нм ((1) нм (=) 10 − 9 м). Самый маленький — атом гелия, а самый большой — франция.

3 Ресурс 1.png

Рис. (1). Атомы гелия и франция
Массы атомов тоже ничтожно малы. Так масса атома водорода составляет всего 1,67 ⋅ 10 − 24 г.

До конца (19)-го столетия атомы считали неделимыми частицами. Но учёные доказали, что атом имеет сложное строение.

Согласно современным представлениям каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов . Электроны имеют отрицательный заряд и нейтрализуют положительный заряд ядра.

Ядро намного меньше самого атома. Так, радиус атома водорода составляет (0,046) нм, а радиус его ядра — всего (0,00000065) нм. В его состав входят ещё более мелкие частицы: протоны ((p)) и нейтроны ((n)). Протоны заряжены положительно и определяют заряд ядра. Нейтроны — частицы без заряда.

Заряд протона равен по величине заряду электрона, а число протонов в ядре равно числу электронов в атоме. Поэтому атомы нейтральны.

Атомы различаются между собой строением (числом содержащихся в них частиц), а также массой и размерами.

Рис. (2). Атом гелия

1 Ресурс 1 (1).png

Рис. (3). Атом кислорода

В химических реакциях атомы не изменяются, а только перегруппировываются — объединяются в новых комбинациях.

Атом — мельчайшая химически неделимая электронейтральная частица вещества, состоящая из положительного ядра и отрицательных электронов.

Атомы не изменяются в химических реакциях, но существуют ядерные реакции, при протекании которых их строение изменяется.

Атомы редко встречаются в изолированном виде. Обычно они соединяются друг с другом в молекулы или более крупные структуры. Число вариантов соединения атомов практически бесконечно, и их относительно небольшое число приводит к образованию огромного количества разнообразных веществ.

§ 1.2. Атом как единица материи. Разновидности атомов. Химический элемент

Вебинары по Химии

Мельчайшие частицы вещества, которые в процессе химических реакций практически не претерпевают изменений, а лишь по-новому соединяются между собой, называются атомами.

Сама идея о существовании таких единиц материи возникла еще в древней Греции в умах античных философов, что, собственно, и объясняет происхождение термина «атом», поскольку «атомос» в буквальном переводе с греческого означает «неделимый».

Тем не менее, вопреки идее греческих философов, атомы не являются абсолютным минимумом материи, так как сами имеют сложное строение.

В состав каждого атома входит три типа более простых частиц, называемых субатомными, которые подразделяются на протоны, электроны и нейтроны. Протоны и электроны имеют наименьший по модулю из существующих в природе зарядов и отличаются друг от друга знаком заряда: протоны заряжены положительно, а электроны — отрицательно. Масса протона примерно 2000 раз больше массы электрона.

Нейтроны имеют близкую с протонами массу и, как можно догадаться из их названия, нейтральны, то есть не имеют заряда. Протоны, электроны и нейтроны принято обозначать символами 1 p, e — и n0 соответственно.
Не следует считать, что все эти частицы в атоме перемешаны наподобие салата «Оливье». Такая теория некоторое время существовала в науке, но была опровергнута. На самом деле протоны с нейтронами сосредоточены в центре атома, образуя единое целое ядро, вокруг которого движутся электроны (см. рисунок 1).

§ 1.2. Атом как единица материи. Разновидности атомов. Химический элемент

Рисунок 1. Строение атома

Поскольку, как уже было сказано, масса протона практически равна массе нейтрона и примерно в 2000 раз больше массы электрона, можно сделать вывод о том, что практически вся масса атома сосредоточена в его ядре.

В каждом атоме количество протонов равно количеству электронов, в связи с чем суммарный заряд атома равен нулю. Поскольку количества протонов и электронов у любого атома равны, то получается, что атомы могут отличаться друг от друга либо количеством протонов (и, как следствие, электронов), либо количеством нейтронов, либо же и количеством и протонов, и нейтронов.

Следует отметить, что если атомы отличаются друг от друга только количеством нейтронов, а количество протонов у них одинаково, то это практически не влияет на их химическое поведение, то есть соединения, образованные такими атомами, практически идентичны по химическим свойствам, а по физическим отличаются друг от друга лишь немного.

Группу таких атомов с одинаковым химическим поведением принято называть химическим элементом. Легко догадаться, что внутри группы атомов одного химического элемента, скорее всего, есть разновидности атомов с разным количеством нейтронов. Такие разновидности химического элемента, отличающиеся только количеством нейтронов, называют изотопами.

В настоящий момент известно более 110 химических элементов, из которых стабильны около 90 – они могут быть обнаружены в природе, остальные же были получены искусственным способом.

Каждому химическому элементу в науке присвоены индивидуальные название и обозначение. Так, например, простейший химический элемент, в ядрах атомов которого содержится только один протон, называется «водород» и обозначается латинской буквой H, которую следует читать как «аш» и ни в коем случае не «эйч», как вы бы это могли невольно сделать на английский манер. Выбор именно данного символа обусловлен тем, что на латинском языке водород пишется как «Hydrogenum»; соответственно, в качестве символа данного элемента была взята первая буква этого латинского слова

В таблице 1 представлены наиболее часто встречающиеся в курсе химии элементы, их название, обозначение и общепринятое произношение.

Таблица 1. Названия и обозначения химических элементов

НазваниеСимволЧтение символаНазваниеСимволЧтение символа
АзотNЭнМедьCuКупрум
АлюминийAlАлюминийНатрийNaНатрий
АргонArАргонНеонNeНеон
БарийBaБарийОловоSnСтаннум
БромBrБромПлатинаPtПлатина
ВодородHАшРтутьHgГидраргерум
ГелийHeГелийСвинецPbПлюмбум
ЖелезоFeФеррумСераSС
ЗолотоAuАурумСереброAgАргентум
ЙодIЙодСтронцийSrСтронций
КалийKКалийТитанTiТитан
КальцийCaКальцийУглеродCЦе
КислородOОФосфорPПэ
КремнийSiСилициумФторFФтор
ЛитийLiЛитийХлорClХлор
МагнийMgМагнияХромCrХром
МарганецMnМарганецЦинкZnЦинк

Атом и его химия

Лучший приходящий мне в голову способ описать атом: большая часть массы атома содержится в ядре, находящемся в его центре, вокруг которого распределились чрезвычайно мелкие электроны гораздо меньшей массы, причём сделали это совершенно не так, как ведут себя частицы, заполнив всю серую область рис. 2.

Небольшой размер ядра по отношению к полному размеру атома, и то, что оно обычно находится в его центре, объясняет, почему оно играет относительно слабую роль в химии. Химия происходит – то есть, формируются и меняются молекулы – когда атомы приближаются друг к другу, а это происходит, когда внешние, валентные электроны одного атома близко подходят к внешним электронам другого – когда край серой области одного атома приближается к краю серой области другого. В химических процессах атомное ядро остаётся в центрах атомов, и никогда не приближается к другим ядрам. Основная роль ядра – обеспечение положительного заряда, удерживающего электроны, и большей части массы (определяющей, как сложно другим объектам передвигать этот атом).

Это отвечает на 3-й вопрос: химию атома в основном определяют подробности, связанные с его внешними электронами. Эти детали можно узнать (сложным способом, через уравнения квантовой механики), исходя из атомного номера Z.

Вместо того, чтобы заняться химией – темой, которой хватит на целый курс – мы перейдём на уровень ниже, к субатомным частицам, по пути отвечая на другие вопросы. Перечислим вопросы, с которыми мы разобрались, и вопросы, которые ещё предстоит изучить.

1. Из чего состоят атомы? Снаружи – электроны, в центре – атомное ядро (из протонов и нейтронов).
2. В чём смысл атомного номера? Это количество протонов в ядре атома, которое, в обычных условиях равно количеству электронов, его окружающих.
3. Каков главный источник различий в химическом поведении атомов разных элементов? Свойства внешних электронов, определяемые общим количеством электронов у каждого элемента, к примеру, атомным номером.
4. До какой степени разные атомы одного элемента схожи между собой? Обсудим это в статье про изотопы.
5. Как части атома удерживаются вместе? Обсудим это в статье о роли электрических сил и квантовой механики.
6. Почему атомы удерживаются вместе и образуют молекулы? Обсудим это в статье о роли электронов и электрических сил в построении молекул из атомов.

А вот вам ещё вопрос, который мог возникнуть при изучении рис. 2:

Если атом – по большей части пуст, почему объекты кажутся твёрдыми? Почему нельзя протянуть руку через экран компьютера, если экран состоит из атомов, по большей части пустых?

  • Научно-популярное
  • Физика

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

Вы сможете увидеть эту публикацию в личном кабинете

Топливные элементы

Атомы

Вся материя состоит из атомов. Отдельный атом слишком мал, чтобы его можно было увидеть даже в сильный микроскоп. Однако из объединенных атомов состоят все твердые тела, химические вещества и объекты во Вселенной. Например, в булавочной головке содержится приблизительно миллиард миллиардов атомов.

Атомы, способные легко передвигаться друг относительно друга, образуют жидкости и газы. Атомы, зафиксированные более жестко и не обладающие свободой передвижения, образуют твердые тела. В природе встречаются 92 вида атомов. Еще 17 видов ученые получили в лабораториях искусственно. У каждого вида атомов есть свои индивидуальные свойства. Вещество, состоящее только из одного вида атомов (химических элементов), называется простым.

Атомы разных веществ

Самый простой — атом водорода (1) очень легкого газа, из которого в основном состоит Солнце. Неон (2) — газ, используемый в рекламных газосветных трубках. В желтках яиц содержится много серы (3). Кальций (4) необходим, чтобы наши кости были здоровыми. Серебро (5) —драгоценный металл. В атоме свинца (6) много субатомных частиц, поэтому свинец очень тяжелый. Его применяют для изготовления грузил и дроби.

Основная доля объема атома приходится на пустоту. Однако в этой пустоте есть еще более мелкие частички материи, субатомные частицы. Это протоны, нейтроны и электроны. Протоны и нейтроны собраны вместе в центре атома и образуют его ядро. Электроны по размеру гораздо меньше, и они быстро вращаются вокруг ядра.

Элементы различаются числом субатомных частиц. Простейший химический элемент — водород, атом которого состоит лишь из двух частиц, одного протона я одного электрона. В любом атоме число протонов равно числу электронов.

Субатомные частицы, называемые протонами и нейтронами, собраны в ядре. Электроны быстро двигаются вокруг ядра, образуя различные электронные оболочки.

Слово «радиоактивность» придумала французская ученая польского происхождения Мария Кюри (1867—1934). Она исследовала минералы и дала такое название невидимым лучам, которые испускали некоторые образцы. Эти лучи воздействовали на фотобумагу и электрические приборы. Мария выделила те вещества, которые отвечали за повышенную радиоактивность, и открыла два новых элемента, полоний и радий.

Радиоактивность

Атомы в большинстве своем стабильны и не изменяются с течением времени. Однако есть и нестабильные атомы, подверженные распаду. Когда такие атомы распадаются, они выделяют некоторые частицы и излучают энергию. Такое явление называется радиоактивностью. Примерами радиоактивных химических элементов служат уран, плутоний и радий. Выделяя частицы и энергию, они превращаются в более простые атомы. Так, уран превращается в свинец. Это называется радиоактивным распадом. У радиоактивных элементов распад происходит с разной скоростью. Радиоактивность, она же радиация, может быть опасной, она вредит живым организмам. Но при тщательном контроле ее применение приносит много пользы в медицине и научных исследованиях.

Возраст древнеегипетских мумий определяется из измерений очень слабой радиации, которую испускает содержащийся в них углерод. Этот метод называется радиоуглеродным датированием.

Сколько видов атомов известны науке?

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

поделиться знаниями или
запомнить страничку

  • Все категории
  • экономические 43,679
  • гуманитарные 33,657
  • юридические 17,917
  • школьный раздел 612,672
  • разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

  • Обратная связь
  • Правила сайта
Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий