Изчисляване на празно пространство в атом (като се има предвид най-простият водороден атом)

И

Всичко за атом,

Атомите са основните единици на материята и определящата структура на елементите. Атомите са изградени от три частици: протони, неутрони и електрони.

Протоните и неутроните са по-тежки от електроните и се намират в центъра на атома, който се нарича ядро. Електроните са изключително леки и съществуват в облак, обикалящ около ядрото. Електронният облак има радиус 10 000 пъти по-голям от ядрото.

Протоните и неутроните имат приблизително еднаква маса. Един протон обаче тежи повече от 1800 електрона. Атомите винаги имат равен брой протони и електрони, а броят на протоните и неутроните обикновено е еднакъв. Добавянето на протон към атом прави нов елемент, докато добавянето на неутрон прави изотоп или по-тежка версия на този атом.

Ядро

Ядрото е открито през 1911 г., но частите му са идентифицирани едва през 1932 г. Почти цялата маса на атома се намира в ядрото. Ядрото се държи заедно от “силната сила”, една от четирите основни сили в природата. Тази сила между протоните и неутроните преодолява отблъскващата електрическа сила, която в съответствие с правилата на електричеството би отблъснала протоните в противен случай.

Протони

Протоните са положително заредени частици, намиращи се в атомните ядра. Те са открити от Ърнест Ръдърфорд в експерименти, проведени между 1911 и 1919 година.

Броят на протоните в атома определя какъв елемент е той. Например въглеродните атоми имат шест протона, водородните атоми имат един, а кислородните атоми имат осем. Броят на протоните в атома се нарича атомният номер на този елемент. Броят на протоните в атома също определя химичното поведение на елемента. Периодичната таблица на елементите подрежда елементи по ред на увеличаване на атомното число.

Протоните са направени от други частици, наречени кварки. Във всеки протон има три кварка – два кварка “нагоре” и един кварк “надолу” – и те се държат заедно от други частици, наречени глуони.

Електрони

Електроните имат отрицателен заряд и са електрически привлечени от положително заредените протони. Електроните обграждат атомното ядро ​​в пътища, наречени орбитали. Вътрешните орбитали около атома са сферични, но външните орбитали са много по-сложни.

Електронната конфигурация на атома е орбиталното описание на местоположението на електроните в невъзбуден атом. Използвайки електронната конфигурация и принципите на физиката, химиците могат да предвидят свойствата на атома, като стабилност, точка на кипене и проводимост.

Обикновено само най-външните електронни обвивки имат значение в химията. Нотацията на вътрешната електронна обвивка често се съкращава, като се замества описанието на дългата ръка на орбитата със символа за благороден газ в скоби. Този метод на отбелязване значително опростява описанието за големи молекули.

Например, електронната конфигурация за берилий (Be) е 1s22s2, но е написана [He]2s2. [He] е еквивалентно на всички електронни орбитали в хелиев атом. Буквите, s, p, d и f обозначават формата на орбиталите, а горният индекс дава броя на електроните в тази орбитала.

Неутрони

Неутроните са незаредени частици, намиращи се в атомните ядра. Масата на неутрон е малко по-голяма от тази на протон. Подобно на протоните, неутроните също са направени от кварки – един кварк “нагоре” и два кварка “надолу”. Неутроните са открити от Джеймс Чадуик през 1932 година.

Много почти всичко. Нека да разгледаме атом водород, за да видим колко всъщност е празен.

Водородният атом е направен от единичен протон, който е заобиколен от един електрон. Колко е голям водородният атом? Радиусът на водородния атом е известен като радиус на Бор, който е равен на 529 × 10-10 метра. Това означава, че водородният атом има обем около 6,2 × 10-31 кубически метра.

Колко голям е протонът в центъра на водородния атом? Последните проучвания показват, че протоните имат радиус от около 84 × 10-15 метра, което им дава обем от около 2,5 × 10-45 кубически метра.

Трябва да направим малко повече математика, за да разберем колко водороден атом е празно пространство:.

Процент пълен = 100 × (обем запълнен / общ обем)

Процент пълно = 100 × (2,5 × 10 ** – 45 м3 / 6,2 × 10 ** – 31 м3)

Процент пълен = 100 × (4 × 10 ** – 15)

Процент пълен = 4 × 10 ** – 13%

Процент пълен = 0.0000000000004%

Ако 0,0000000000004% от водородния атом е пълен, тогава останалата част от него трябва да е празна:

Процент празен = 100% – Процент пълен

Процент празен = 100% – 0,0000000000004%

Процент празен = 99,999999999999996%

Водородният атом е около 99,999999999999696% празно пространство. Казано по друг начин, ако водородният атом беше с размерите на земята, протонът в центъра му щеше да бъде около 200 метра (600 фута). Въпреки че не бих искал нещо толкова голямо приземяване на главата ми, то е малко в сравнение с размера на земята.

About the author

Add comment

By user

Recent Posts

Recent Comments

Archives

Categories

Meta