Atomii: compozitia, dimensiunea si masa lor

Atomii: compozitia, dimensiunea si masa lor

Era atomica a inceput cu formularea data de Dalton schitei de teorie atomica (la inceputul seco­lului al XlX-lea) si continua pana in prezent. Fundamentele teoriei structurii sunt puse incepand cu mijlocul secolului al XlX-lea cand Canizzaro introduce notiunea de molecula (ca ultima particula a unei substante compuse care pastreaza proprietatile substantei) si continua pana la mijlocul seco­lu­lui XX. Dupa ce notiunea de atom a fost acceptata, unele tehnici folosite de fizicieni au aratat ca ato­mii nu sunt particule indivizibile ci particule complexe alcatuite la randul lor din particule si mai mici (numite particule elementare sau particule fundamentale). Orice atom este alcatuit intr-o prima aproximatie din 3 particule fundamentale: electroni protoni si neutroni Tabelul 2

Tabelul 2 Principalele constante ale particulelor elementare 

Protonii si neutronii se gasesc localizati in nucleu, in timp ce electronii graviteaza la distanta mare de nucleu pe orbite in mod similar cu planetele ce graviteaza in jurul soarelui. Sarcinile pozitive sunt purtate de protoni care se gasesc in nucleu. Sarcinile negative sunt purtate de electroni care se afla in exteriorul nucleului. Fiecare proton poarta o sarcina pozitiva unitara si fiecare electron poarta o sarcina negativa unitara astfel ca atomul este din punct de vedere electric neutru, intotdeauna nu­ma­rul protonilor din nucleu fiind egal cu numarul electronilor din afara nucleului. Sarcina totala a nu­cleului este egala cu numarul de protoni existenti in nucleu si se numeste numar atomic, notat Z.

Unitatea de sarcina electrica se exprima in coulombi si este egala cu e 10^-19 C. Deci pro­tonul este purtatorul a +1.6022 10^-19C iar electronul este purtatorul a -1.6022 10^-19C. Neutronul nu este purtator de sarcina electrica, spunem ca sarcina lui electrica este zero. Atomii diferitelor ele­mente se deosebesc intre ei prin numarul atomic Z. Prin urmare, cunoscand numarul atomic al unui element, putem afla imediat numarul de electroni si numarul de protoni ce se afla in atomii sai. In afara de sarcina, protonii au si o anumita masa, aproximativ egala cu cea a neutronului (care este ce­va mai mare) si de 1836 de ori mai mare decat masa electronului. Suma numarului total de neutroni si protoni se numeste numar de masa si se noteaza cu A. Numarul de masa constituie o masura aproximativa a masei atomului. De exemplu intr-un atom de heliu, care contine doi protoni, doi neu­troni si doi electroni, cam 99.97% din masa atomului este datorata neutronilor si protonilor si apro­xi­mativ 0.03% electronilor. Daca se doreste o evaluare mai precisa, atunci se determina experimental masa atomului si se exprima in unitati atomice de masa notate u.a.m

Unitati atomice de masa. Masele atomilor se pot exprima in grame sau submultiplii gramului dar s-a convenit sa se considere atat pentru atomi cat si pentru particulele fundamentale o alta unitate de masura, numita unitatea atomica de masa.

1 u.a.m. (sau 1 Dalton; Da) se defineste ca 1/12 din masa unui atom de carbon care contine 6 protoni, 6 neutroni si 6 electroni (se mai foloseste si expresia 1/12 din masa izotopului ¹²C)

Masa masurata a acestui atom de carbon este de 19.93 10^-24 g astfel ca :

1u.a.m.= 1/12(19.93.10^-24)= 1. 66 10^-24g

Valorile exprimate in u.a.m. din tabel s-au obtinut prin impartirea masei fiecarei particule la uni­tatea atomica de masa definita mai sus. Masele neutronului si protonului exprimate in u.a.m. rotun­jite dau valoarea 1 si de aceea spunem ca daca cunoastem numarul de masa A (exprimat in u.a.m.) si numarul atomic Z, putem preciza imediat cati electroni, cati protoni si cati neutroni contine respec­tivul atom:

A = Z + numar neutroni

Dimensiuni atomice. Diametrul nucleului atomic poate varia de la 10^-13 cm pentru atomul de hidrogen pana la 7x10^-13 cm pentru atomii cei mai grei. Diametrul atomilor poate varia intre 1x10^-8 cm pentru atomul de hidrogen pana la 3x10^-8 cm pentru atomii cei mai grei. Prin urmare putem afirma ca atomul indiferent care ar fi el are un diametru de aproximativ 50000 mai mare decat diametrul nucleului sau.