به نام خدا فصل 3 از درون اتم چه خبر
تا حدود 150 سال قبل دانشمندان اعتقاد داشتند اتم کوچکترین ذره تشکیل دهنده ماده است. با پیشرفت علم و فناوری، دانش و پژوهش گسترده یافت و اطلاعات بیشتری بدست آمد. این اطلاعات نشان داد اتم ها نیز از ذره های کوچک تری ساخته شده اند. در این فصل به دنیای درون اتم ها می رویم و با ذره های تشکیل دهنده اتم ها و نقش ان ها در رفتار و خواص مواد آشنا می شویم.
از نظر تاریخی برای اولین بار در حدود 2000 سال پیش فیلسوف یونانی به نام دموکریتوس اصطلاح اتم را به کار برد. او معتقد بود که همه مواد از ذرات تجزیه نا پذیری به نام اتم ساخته شده اند. به نظر دموکریت تفاوت اتم های مواد در شکل ان ها است. به طوری که اتم های موادی مانند سرکه که ترش مزه اند لبه هایی تیز دارند و موادی مانند آب دارای لبه هایی گرد هستند.
برخی از ذره های تشکیل دهنده اتم علاوه بر جرم بار الکتریکی نیز دارند که این بار ها در جدول زیر آمده است:
در علوم هفتم با ساختار اتم آشنا شدید:
این ذره ها مانند سایر مواد جرم دارند به طوری که جرم پروتون با نوترون تقریبا برابر است. در حالی که جرم الکترون در مقایسه با دو ذره دیگر بسیار ناچیز است.
تعداد پروتون اتم هر عنصر را عدد اتمی می نامند و همچنین تعداد پروتون و نوترون را عدد جرمی (A) می نامند. تعداد پروتون های هر عنصر معین و ثابت است. همچنین با تغییر تعداد پروتون نوع اتم نیز تغییر می کند. هرعنصر از یک اتم تشکیل شده است. از میان 118 عنصر شناخته شده در طبیعت حدود 90 تای آن ها به شکل عنصر یا ترکیب وجود دارند. هر عنصر را با نماد شیمیایی مشخصی نشان می دهند؛ برای نمونه عنصر هیدروژن را H و عنصر نئون را با Ne نمایش می دهند. همچنین عدد اتمی عنصر ها را در سمت چپ و پایین نشانه شیمیایی می نویسند مانند:
(z)
Ne
10
H
1
نکته:ماهیت هر اتم را تعداد روتون های آن مشخص می کنند.
نکته: اگر اتمی تعداد الکترون هایش تغییر کند خواص شیمیایی آن نیز تغییر می کند یعنی به یک یون + یا – تغییر پیدا می کند.
نکته: در صورت تغییر نوترون(N) اتم ناپایدار و هسته متلاشی میگردد(فیسیون یا شکافت هسته ای)
نام و نشانه برخی عنصر ها
MM.DD.20XX
ADD A FOOTER
5
جدول تناوبی مندلیف
تئوری های اتم( مدل های اتمی)
مدل گوی سخت
مدل کیک کشمشی
MM.DD.20XX
ADD A FOOTER
8
5
مدل اتمی شرودینگر: مدل لایه ای
شرودینگر ایدهای را بنها نهاد که مدل ابر الکترونی حاصل آن بود. در این مدل هسته با ابر الکترونی محصور شده است. ابر نشاندهنده مکانهایی از اتم است که احتمال حضور الکترون در آنجا وجود دارد. چگالی بیشتر الکترون در یک مکان خاص حاکی از این است که احتمال پیدا کردن الکترون در آن ناحیه بیشتر است.
روش ترسیم مدل بور
از آن جا که ترسیم شکل اتم با کمک مدل امروزی دشوار است، کماکان برای نمایش اتم از مدل بور استفاده می شود. همان گونه که ذکر شد در مدل بور، الکترون ها در مدار های خاصی با انرژی های متفاوت به دور هسته در گردش هستند. حداکثر تعداد لایه های الکترونی اطراف اتم 7 عدد می باشد. حداکثر تعداد الکترونی که می تواند در یک لایه قرار بگیرد از رابطه زیر به دست می آید:
2n
2
N شماره لایه است
حداکثر تعداد الکترون در لایه یک: 1×2
حداکثر تعداد الکترون در لایه دو: 2×2
حداکثر تعداد الکترون در لایه سه: 3×2
حداکثر تعداد الکترون در لایه چهار: 4×2
2
2
2
نکته: نحوه قرار گیری الکترون ها در سطوح انرژی (لایه های) مختلف را آرایش الکترونی می نامند.
ایزوتوپ ها
نوک مداد از اتم های عنصر کربن ساخته شده است. در طی تحقیقات زیاد مشخص شده است که اتم های کربن دقیقا یکسان شکل یکدیگر نیستند.
MM.DD.20XX
اتم های سازنده اغلب عنصرها مانند عنصر کربن دقیقا یکسان نیستند. تعداد پروتون های این اتم ها یکسان است؛ اما تعداد نوترون های آنان متفاوت است. یعنی تفاوت آن ها در تعداد نوترون های آن ها است. این عناصر از نظر خواص شیمیایی هیچ تفاوتی ندارند اما از نظر خواص فیزیکی مانند چگال و حجم متفاوت هستند.
نکته:چون عناصر ایزوتوپ عدد اتمی یکسانی دارند در یک خانه جدول تناوبی قرار می گیرند به همین دلیل به این عناصر عناصر هم مکان نیز می گویند.
مواد رادیواکتیو(پرتوزا):
به عناصری که تعداد نوترون های آن ها از 1/5 برابر تعداد پروتون های آن ها بیشتر باشد عناصر پروتوزا یا رادیواکتیو می گویند. مانند:
235
92
U
92پروتون
143پروتون
1/5×92<143
این عنصر پرتوزا است
نکته: اکثر مواد پرتوزا برای انسان خطرناک هستند، اما می توانند در صنایع های مختلف مانند پزشکی مفید باشند.
یون
به هر ذره ای که تعداد الکترون و پروتون هایش با هم برابر نباشد یون می گویند.
به هر ذره ای که دارای بار الکتریکی باشد یون می گویند.
نکته: یک اتم با گرفتن الکترون به ذره ای با بار منفی به نام آنیون تبدیل می شود.
نکته:یک اتم با از دست دادن الکترون به ذره ای با بار مثبت به نام کاتیون تبدیل می شود.
نکته: معمولا فلزات دوست دارند تا حداکثر 3 الکترون از دست بدهند و به یک یون کاتیون تبدیل شوند.
نکته: نافلز ها دوست دارند تا حداکثر 4 الکترون دریافت کنند و به یک یون منفی تبدیل شوند.
MM.DD.20XX
ADD A FOOTER
پایان