Atom

Izvor: Wikipedija

Atom je osnovna građevna jedinica tvari. Atom se sastoji od jezgre (koju čine protoni i neutroni) i elektrona koji se nalaze u ljuskama oko jezgre. Jezgra čini 99.98% mase atoma. Promjer jezgre (10^-15 m) je 100 000 puta manji od promjera atoma (10^-10 m).

Sadržaj

1 Atomska teorija
2 Struktura
3 Povijest
4 Modeli atoma
5 Etimologija

[uredi] Atomska teorija

[uredi] Struktura

Atom je električki neutralna čestica.

Sastoji se od jezgre i elektronskog omotača. Jezgra sadrži pozitivno nabijene protone i nenabijene neutrone, a elektronski oblak je građen od negativno nabijenih elektrona. Elektroni su raspoređeni u ljuskama odnosno orbitalama. Nisu sve orbitale jednako velike. U orbitalama bližim jezgri stane manji broj elektrona, a u onim daljim od jezgre stane veći broj elektrona. Svojstvo atoma da popuni posljednju (najudaljeniju) orbitalu naziva se afinitet prema elektronu.

Protoni i neutroni imaju podjednaku masu, te su oko 2000 puta su teži od elektrona. Masa elektrona me, masa protona mp i masa neutrona mn su fundamentalne konstante, i mogu se pronaći u tablici periodni sustav elemenata.

Teže čestice (protoni i neutroni) locirani su u atomskoj jezgri (nukleusu), elektroni zauzimaju mnogo veći volumen oko jezgre (elektronski oblak).

Jezgra je definirana:

Atomskim,protonskim ili rednim brojem Z = broj protona = broj elektrona

Masenim ili nukleonskim brojem A = broj protona + broj neutrona

[uredi] Povijest

Otkriće elektrona 1897. (Dalton) pokazalo je da se u atomima nalaze još fundamentalnije čestice. 14 godina kasnije, Rutherford je otkrio da se većina mase atoma nalazi u sičušnoj jezgri (nucleus) čiji je radijus samo 1/100000 u odnosu na cijeli atom. U međuvremenu, Max Planck (1858.-1947.) postavio je teoriju da se svijetlost sastoji od fotona koji su ekvivalent česticama valnog gibanja.

[uredi] Modeli atoma

1. Prvi model atoma pripisuje se Demokritu. Pošto u to doba nije bilo nikakvih saznanja o strukturi atoma (nisu postojali elektronski mikroskopi), atomi su zamišljani kao jako malene nedjeljive kuglice.

2. "Puding"-model - kad je otkriven elektron, formirana je teorija da su u središtu atoma elektroni, a svuda okolo je pozitivan naboj. Metafora je grožđica u pudingu (grožđice su malene, a zdjelica pudinga velika).

3. Bohrov model je ustanovljen poslije Rutherfordovih eksperimenata kojima je utvrđeno da je u centru atoma malena pozitivno nabijena jezgra (nucleus), a elektroni kruže u orbitale oko jezgre poput planeta koji kruže oko Sunca. No, da bi model bio prihvaćen, trebalo je riješiti sljedeći problem: Jezgra je pozitivno nabijena, elektron negativno, zašto elektron uopće kruži oko jezgre, zašto se ne spoji s jezgrom?

Rješenje je prodložio 1913. godne Niels Bohr sa slijedeće 4 pretpostavke:

(1) Elektroni postoje u orbitalama koje posjeduju diskretne (kvantizirane) energije. To znači da ne postoji kontinuirani mogući razmak između jezgre i orbitale, nego su mogući samo neki razmaci. Ti razmaci i njima odgovarajuće energije ovise o konkretnom atomu koga razmatramo.
(2) Zakoni klasične mehanike ne vrijede pri prelasku elektrona iz jedne orbitale u drugu.
(3) Kad elektron prijeđe iz jedne orbitale u drugu energetska razlika se oslobađa (ili dobiva) u vidu kvanta svjetlosti (kojeg nazivamo foton) čija frekvencija direktno ovisi o energetskoj razlici između dvije orbite.

f = E / h

gdje je f frekvencija fotona, E energetska razlika, a h je konstanta poznata kao Planckova konstanta. Ako definiramo da je $\hbar = h/(2 \pi)$ možemo pisati

$E = \hbar \omega$

gdje je ω kutna frekvencija fotona.

(4) Dozvoljene orbitale ovise o kvantiziranim (diskretnim) vrijednostima kutnog momenta L prema jednadžbi

$\mathbf{L} = n \cdot \hbar = n \cdot {h \over 2\pi}$

Gdje je n = 1,2,3,… i zovemo ga kvantni broj kutnog momenta.

4. Današnji model atoma nazivamo kvantno-mehanički model, jer je s vremenom utvrđeno da Bohrov model ne odgovara baš najbolje eksperimentima, da elektroni ne kruže baš po kružnicama, nego slike dostupne pomoću elektronskih mikroskopa prikazuju nam elektronske oblake.

[uredi] Etimologija

Riječ atom dolazi od starogrčke riječi atomos - nedjeljiv, što je u skladu s vjerovanjem (aktualnim do 19. stoljeća) da su atomi najmanji djeljivi elementi materije.

Organizacijska ljestvica živog svijeta

biosfera → ekosustav → biocenoza → populacija → organizam → sustav organa →
organ → tkivo → stanica → organel → makromolekula → molekula → atom → subatomska čestica