Väteatom struktur

Volymen av atomer, med hänsyn till storleken på protoner, neutroner och elektroner, är det mesta av volymen av en atom - mer än 99 procent - faktiskt tomt utrymme. Trots allt detta tomma utrymme passerar fasta föremål inte bara genom varandra. Elektronerna som omger alla atomer är negativt laddade och får atomerna att reflektera varandra, vilket förhindrar att atomerna upptar samma utrymme.

Dessa intermolekylära krafter hindrar dig från att falla genom ett föremål som din stol. Atomnummer och massnummer atomnumret är antalet protoner i ett element, medan massnumret är antalet protoner plus antalet neutroner. Antalet neutroner är variabelt, vilket leder till isotoper som är olika former av samma atom, som endast varierar i antalet neutroner de har.

Nyckelbegreppen är massnumret: summan av antalet protoner och antalet neutroner per atom. Atomer av atomnummer. Atomerna i ett element innehåller lika många protoner och elektroner. Antalet neutroner kan variera för att producera isotoper, som är atomer av samma element som har olika antal neutroner. Antalet elektroner kan också skilja sig åt i atomerna i samma element, vilket skapar atomer av laddade joner.

Det lilla bidraget från massan från elektronerna ignoreras vid beräkning av massantalet. Denna massapproximation kan användas för att enkelt beräkna hur många neutroner ett element har genom att helt enkelt subtrahera antalet protoner från massnumret. Protoner och neutroner väger ungefär en atommassenhet AMU. Isotoper av samma element kommer att ha samma atomnummer, men olika massnummer.

Kol har ett atomnummer på sex och två stabila isotoper med ett massnummer på tolv respektive tretton. Dess relativa atommassa-forskare bestämmer atommassan genom att beräkna det genomsnittliga antalet massnummer för dess naturliga isotoper. Ett ofta mottaget tal innehåller ett decimalvärde. Till exempel ges atommassan av klor Cl atomnumret Z och massnumret A, Du kan hitta antalet protoner, neutroner och elektroner i en neutral atom.

Isotoper av isotoper är olika former av ett element som har samma antal protoner men ett annat antal neutroner. Trots det olika antalet neutroner har isotoper av samma element mycket liknande fysikaliska egenskaper. Vissa isotoper är instabila och kommer att genomgå radioaktivt sönderfall för att bli andra element. Den förutsägbara halveringstiden för olika sönderfallande isotoper gör det möjligt för forskare att datera baserat på dess isotopkomposition, till exempel vid produktion av kol.

Viktiga termer isotop: någon av två eller flera former av ett element där atomerna har samma antal protoner, men ett annat antal neutroner i sina kärnor. Vad är en isotop? Isotoper är olika former av ett element som har samma antal protoner men ett annat antal neutroner. Vissa element, såsom kol, kalium och uran, har flera naturliga isotoper. Isotoper bestäms först av deras element och sedan av summan av de närvarande protonerna och neutronerna.

Även om massan av enskilda isotoper skiljer sig åt, förblir deras fysikaliska och kemiska egenskaper i stort sett oförändrade. Radiokoldatering av kol är vanligtvis närvarande i atmosfären i form av gasformiga föreningar såsom koldioxid och metan. Koldioxiden som produceras på detta sätt diffunderar i atmosfären, löses upp i havet och slås på av växter genom fotosyntes.

Djur äter växter och så småningom distribueras radiocarbon i hela biosfären. Denna långsamma process, kallad beta-sönderfall, frigör energi genom utsläpp av elektroner från kärnan eller positroner. Detta kallas dess halveringstid, eller den tid det tar för hälften av den initiala isotopkoncentrationen att falla tillbaka till en mer stabil form.

En väteatom är en atom av grundämnet väte.

Detta beteende bestäms av atomorbitalen, en matematisk funktion som kännetecknar sannolikheten för att en elektron verkar vara på en viss plats när dess position mäts. En elektron kan ändra sitt tillstånd till en högre energinivå genom att absorbera en foton med tillräckligt med energi för att öka den till ett nytt kvanttillstånd. På samma sätt kan en elektron i ett högre energitillstånd på grund av spontan emission sjunka till ett lägre energitillstånd och avge överskottsenergi i form av en foton.

Dessa karakteristiska energivärden, bestämda av skillnader i kvantstaternas energier, är ansvariga för atomspektrallinjer. Till exempel kräver detta endast atomer som har antingen en brist eller ett överskott av elektroner som kallas joner. Elektronerna som är längst bort från kärnan kan överföras till andra närliggande atomer eller delas mellan atomer.

Genom denna mekanism kan atomer binda till molekyler och andra typer av kemiska föreningar, såsom kristaller av ett joniskt och kovalent nätverk.Atomer med samma antal protoner men olika antal neutroner är olika isotoper av samma element. Till exempel tillåter alla väteatomer exakt en proton, men isotoper existerar utan neutroner väte-1, den överlägset vanligaste formen [54] kallas också proteus, en neutrondeuterium, två neutrontritium och mer än två neutroner.

De kända elementen bildar en uppsättning atomnummer, från det enda protonelementet väte till Protonelementet Oganesson. Teoretiskt sett är endast 90 nuklider stabila, medan den andra, som ger den totala mängden, inte har observerats förfalla, även om det teoretiskt sett är energiskt möjligt. De klassificeras också formellt som"stabila". Ytterligare 35 radioaktiva nuklider har en halveringstid längre än en miljon år och är tillräckligt långlivade för att ha funnits sedan solsystemets födelse.

Denna samling av nuklider kallas primära nuklider. Slutligen är det känt att 53 mer kortlivade nuklider förekommer naturligt, som dotterprodukter av primärt nuklidförfall, såsom radium från uran, eller som produkter av naturliga energiprocesser på jorden, såsom till exempel kosmisk strålbombardemang, kol, som regel, som regel, som Regel, regel, regel, regel, regel, regel, kol, regel, regel, regel, regel.

För vart och ett av dessa element finns det bara några stabila isotoper, medelvärdet är 3. Tjugosex "monoisotopiska element" har bara en stabil isotop, medan det största antalet stabila isotoper som observerats för något element är tio, för elementet tenn.

Element 43, 61 och alla element numrerade 83 eller högre har inga stabila isotoper. Dessa kvantskal motsvarar en uppsättning energinivåer i kärnskalmodellen; fyllda skal, såsom det fyllda skalet med 50 protoner för tenn, ger ovanlig stabilitet vid kärnorna. Av de kända stabila nukliderna har endast fyra både ett udda antal protoner och ett udda antal neutroner: väte-2 deuterium, litium-6, bor och kväve tantal är udda och observationella, men de förutses försvaga med en mycket lång halveringstid.

Dessutom har endast fyra naturliga, radioaktiva udda nuklider en halveringstid på en miljard år: kalium, vanadin, lantan och lutetium, de flesta kärnorna i udda kärnor är mycket instabila med avseende på beta-sönderfall, eftersom sönderfallsprodukterna är jämn jämn produkter. - Även, och därför starkare ansluten, på grund av effekterna av kärnparning. Det totala antalet av dessa partiklar, som kallas" nukleoner " i en given atom, kallas massantalet.

Det är ett positivt heltal och dimensionellt, och har inte en massmätning eftersom den uttrycker en räkning. Ett exempel på att använda ett massnummer är "kol", som har 12 nukleoner, sex protoner och sex neutroner. Den faktiska massan av en atom i vila uttrycks ofta i Daltons DA, även kallad en enda atommassenhet U. Denna anordning definieras som den tolfte massan av en fri neutral kolatom, som är ungefär 1.

En mol atomer av något element har alltid samma antal atomer om 6. Detta nummer valdes på ett sådant sätt att, om ett element har en atommassa på 1 U, har molan av atomer av detta element en massa nära ett gram. På grund av definitionen av en enda atommassenhet har varje kolatom en atommassa på exakt 12 Da, och därför väger en mol kolatomer exakt 0.

Detta är ett mått på avståndet elektronmolnet sträcker sig från kärnan. Atomradier kan härledas från avstånden mellan två kärnor när två atomer är förenade i en kemisk bindning. Radien varierar beroende på atomens placering på atomdiagrammet, typen av kemisk bindning, antalet närliggande koordinationsnummer av atomer och en kvantmekanisk egenskap som kallas spin. Deformationen beror på fältets storlek och den yttre skalelektronernas orbitaltyp, vilket framgår av teoretiska överväganden.

Asfäriska avvikelser kan detekteras, till exempel i kristaller, där stora kristallina elektriska fält kan uppstå på gitterplatser med låg symmetri.

Strukturer hos orbitaler.

Atomstorlekar är tusentals gånger mindre än våglängderna för ljus - nm, så de kan inte ses med ett optiskt mikroskop, även om enskilda atomer kan observeras med hjälp av ett skanningstunnelmikroskop. För att visualisera finheten hos en atom, tänk på att typiskt mänskligt hår är cirka 1 miljon kolatomer brett. Varje element har en eller flera isotoper, som har instabila kärnor som är mottagliga för radioaktivt sönderfall, vilket gör att kärnan avger partiklar eller elektromagnetisk strålning.

Radioaktivitet kan uppstå när kärnans radie är stor jämfört med den starka kraftens radie, som endast verkar över avstånd i storleksordningen 1 FM. Resultatet av utsläppet är ett nytt element med ett lägre atomnummer. Beta-sönderfall och elektronfångst: Dessa processer regleras av en svag kraft och är resultatet av omvandlingen av en neutron till en proton eller en proton till en neutron.

En neutronövergång till en proton åtföljs av utsläpp av en elektron och en antineutrino, medan en proton till en neutronövergång, med undantag för elektronfångst, orsakar utsläpp av en positron och en neutrino. Elektroniska eller positronutsläpp kallas betapartiklar. Beta-förfall ökar eller minskar kärnans atomnummer med en. Elektronfångst är vanligare än positronemission eftersom det kräver mindre energi.

I denna typ av sönderfall absorberas elektronen av kärnan, snarare än av positronen som sänds ut från kärnan. Neutrinoen sänds fortfarande ut i denna process, och protonen förändras till en neutron.