Atomul

Salut! Eu sunt Carmen și împreună vom descoperi cât de importantă este chimia și că fiecare dintre noi ar trebui să aibă câteva cunoștințe de chimie

pentru a ne proteja pe noi, pe cei dragi nouă, dar și mediul înconjurător.

Vom vedea și că, de fapt, chimia e o știință chiar fascinantă.

Dacă nu sunteți așa convinși, gândiți-vă că această știință răspunde la întrebări precum

din ce e făcută materia sau de ce un sticl de memorie care ne încape în buzunar poate avea mai mulți giga de memorie decât două laptopuri.

Tot chimia e ceea care a făcut posibile geamurile care se spală singure, adică sticlea cu autocurățare sau blugii care nu se murdăresc niciodată.

Și tot chimia e știința care va ajuta la dezvoltarea mașinilor zburătoare sau la găsirea unei soluții pentru încălzirea globală.

Deci chimia e știința care se ocupă cu studiul la tot ceea ce ne înconjoară, adică a materiei și a transformărilor pe care materia le suferă.

Materia e compusă din substanțe cu structuri complexe care conțin molecule, ioni sau atom.

Substanțele pot fi substanțe simple sau substanțe compuse.

Cele simple conțin molecule formate din atomi identici, spre exemplu, molecula de oxigen care e formată din doi atomi de oxigen,

iar substantele compuse conțin molecule formate din atomi diferiți, spre exemplu, molecula de apă care conține un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen.

Pentru a intra mai în profunzime cu studiul chimiei vom începe cu probabil cea mai importantă idee a tuturor timpurilor și anume aceea că materia e formată din atom.

Ideea asta există încă din antichitate când filozofii greci se întâmplau ce se întâmplă dacă tot tai o bucată de ceva, orice, în bucăți tot mai mici.

S-au gândit filozofii că, deși ei n-au încuțit atât de ascuțit încă să reușească asta, totuși într-un final se va ajunge la o particulă indivizibilă,

particulă care nu mai poate fi tăiată, ca să zicem așa, în alte particule.

În limba greacă, termenul pentru indivizibil este atom.

Deci așa a apărut noțiunea că atomul este cea mai mică particulă posibilă care încă mai păstrează proprietățile unei substanțe simple,

fiind ceea ce face ca o substanță să fie diferită de alte substanțe.

Mult mai târziu, odată cu evoluția științei, s-a descoperit că atomii conțin și ei, la rândul lor, alte particule.

Deci, atomii au proprietăți fizice și chimice specifice în funcție de numărul și aranjamentul a trei particule subatomice.

Particulele subatomice se mai numesc și particule elementare și sunt următoarele.

Electronii, simbolizați prin E-, au o sarcină electrică negativă și sunt cele mai puțin grele dintre particulele subatomice.

Protonii au sarcină electrică pozitivă, deci simbolul lor este P+, și au o masă de aproape 2000 de ori mai mare decât a electronilor.

De fapt, ei sunt tot foarte ușori, dar față de electroni sunt mult mai grei.

Neutronii, simbolizați prin N-, nu au sarcină electrică și, la fel ca protonii, au o masă de aproape 2000 de ori mai mare decât electronii.

Protonii și neutronii formează regiunea centrală a atomului, adică nucleul, care este foarte dens și greu.

Deci, protonii și neutronii se mai numesc și nucleoni.

Pe lângă nucleul, atomul are în structura sa și un înveliș electronic.

Acest înveliș electronic este constituit dintr-o zonă difuză, foarte largă, în jurul nucleului în care se învârte electronii.

Deci, un atom arată cam așa.

Nucleul foarte mic și dens, cu protoni și neutroni în centru și învelișul electronic în jurul nucleului, zona difuză pe unde se învârte electronii.

Despre reprezentarea învelișului electronic vom vorbi mai multe într-o lecție viitoare.

Pe scurt, structura unui atom este următoarea.

Atomul e format dintr-un nucleu, unde se află protonii și neutronii, și dintr-un înveliș electronic, unde se găsesc electronii.

Haideți să analizăm câteva din caracteristicele particulelor subatomice reprezentate în acest tabel.

Din tabel se observă că protonii și neutronii au mase aproape egale de ordinul 10 la minus 27 kg,

care corespund la aproximativ o unitate atomică de masă notată cu U, sau în unele cazuri cu UAM.

Se consideră că electronul nu are masă, întrucât greutatea lui e de ordinul 10 la minus 31 kg, adică în unități atomice de masă ar veni 0,000548.

De aici constatăm că masa atomului e concentrată în nucleu, ia fiind dată de proton și de neutron.

În tabel mai sunt reprezentate simbolurile particulelor subatomice și sarcina lor electrică.

Un atom este extraordinar de mic, dar nucleul, deși acolo e concentrată greutatea atomului, este de mii de ori mai mic decât atomul ca întreg.

Imaginați-vă numai că un proton din nucleu este de o sută de mii de ori mai mic decât un atom.

Dacă ne gândim la un atom ca fiind de dimensiunea unui stadion de fotbal, atunci un proton ar fi de dimensiunea unei muște în centru stadionului.

Am văzut, deci, că toți atomii sunt formați din trei tipuri de particule subatomice, dar ce face ca un atom să fie diferit de alți atomi și astfel ca o substanță să fie diferită de altă substanță și tot așa?

Ei bine, răspunsul stă în numărul de proton.

Un atom se identifică prin numărul de proton din nucleul său. Acesta se notează cu Z și se numește număr atomic.

Pentru a putea continua, trebuie să vedem și ce este un element chimic, iar pentru asta vom discuta puțin despre sarcina electrică, atomul.

În ansamblul său, un atom este neutru. Să vedem și de ce.

Pornind de la nucleu, știm că neutronii au sarcina zero, iar protonii au sarcina pozitivă, adică plus.

Deci, sarcina nucleară va fi pozitivă și egală cu numărul de proton din nucleu, deci cu numărul atomic Z.

Sarcina nucleară se va nota cu plus Z.

Mai departe, în învelișul electronic, un atom are un număr de electroni egal cu numărul de proton din nucleu.

Astfel, sarcina negativă din învelișul electronic anulează sarcina pozitivă a nucleului, iar atomul rămâne neutru.

Acei atomi care au același număr atomic, și deci aceeași sarcina nucleară plus Z, formează un element chimic.

În funcție de numărul atomic Z, elementele au fost aranjate în tabelul periodic al lui Mendeleev.

Astfel, Z este și numărul de ordine al elementelor.

Vom relua acum toate semnificațiile numărului atomic Z.

Deci, numărul atomic Z reprezintă numărul de proton din nucleu, numărul de electron din învelișul electronic,

numărul de ordine al elementelor chimice în tabelul periodic și sarcina nucleară plus Z.

Trebuie să reținem că aceste semnificații sunt valabile în cazul atomilor neutri.

Când vom discuta despre ion, veți vedea că numărul de proton nu este întotdeauna egal cu numărul de electron din învelișul electronic.

Am văzut deci că un element chimic este caracterizat prin numărul atomic Z, dar nu numai.

Elementele chimice sunt caracterizate și prin numărul de masă, care se notează cu A.

După cum am discutat mai devreme, masa unui atom e concentrată în nucleu,

deoarece un proton are aproximativ o unitate atomică de masă,

neutronul are la fel aproximativ o unitate atomică de masă,

iar electronii au aproximativ 0 unități atomice de masă.

Astfel, suma dintre numărul de proton și numărul de neutron se numește număr de masă.

Deci A, numărul de masă, este egal cu Z, numărul atomic, plus N, unde N este numărul de neutron.

Deci știm acum că mărimele care caracterizează un element chimic sunt numărul atomic Z și numărul de masă A.

Ele se scriu în fața simbolului elementului chimic în acest fel,

E fiind simbolul elementului, A în partea de sus și Z jos.

De exemplu, simbolul elementului carbon este C, cu numărul atomic Z egal cu 6 și numărul de masă egal cu 12.

Din această reprezentare a elementului chimic, ne dăm seama că carbonul are 6 electroni în învelișul electronic,

6 protoni în nucleu și 12 minus 6, 6 neutroni.

Iar simbolul elementului clor este acesta, 17 fiind numărul atomic Z și 35 numărul de masă A.

Deci știm că clorul are 17 electroni în învelișul electronic, 17 protoni în nucleu.

Iar pentru a afla numărul neutronilor, facem diferența dintre numărul de masă A și numărul atomic Z.

Deci clorul are 18 neutroni.

Ce e foarte important de reținut e că elementul cu numărul atomic Z egal cu 17 va fi întotdeauna clorul

și că elementul cu numărul atomic Z egal cu 6, deci cu 6 protoni în nucleu, va fi întotdeauna carbonul.

Dacă avem un atom cu 7 protoni în nucleu, e vorba deja de azot.

Deci azotul este singurul element chimic existent care va avea 7 protoni în nucleu.

Așadar, numărul de protoni determină identitatea elementului.

Bun, deci știm acum că atomul e particula cea mai mică care mai păstrează caracteristicile unei substanțe

și că chimia e știința celor 3 particule subatomice foarte, foarte mici, protonul, neutronul și electronul,

care s-au unit în milioane și milioane de combinații formând elementele chimice și substanțele și materia,

adică tot ceea ce ne înconjoară.

Am văzut lecția aceasta și cât de important sunt protonii,

iar în lecția viitoare vom da mai multă atenție neutronilor și vom vorbi despre izotop și masă atomică.