เราอธิบายว่าอะตอมคืออะไรและแต่ละส่วนประกอบขึ้นอย่างไร นอกจากนี้ ประวัติของมัน การศึกษาเกี่ยวกับมัน และโมเลกุลคืออะไร
อะตอมคืออะไร?
หน่วยที่เล็กที่สุดที่ประกอบเป็น วัตถุ.
คำว่า อะตอม มาจากภาษากรีกโบราณ (อะตอม, "ไม่มีการแบ่งแยก") และได้รับการประกาศเกียรติคุณจากนักปรัชญาคนแรกเพื่อสร้างทฤษฎีเกี่ยวกับองค์ประกอบของสิ่งต่าง ๆ นั่นคืออนุภาคมูลฐานของ จักรวาล. นับแต่นั้นมาด้วยการเกิดขึ้นของ แบบจำลองอะตอมวิธีการจินตนาการมันแตกต่างกันอย่างมาก เนื่องจากแบบจำลองอะตอมได้สืบทอดต่อจากรุ่นก่อนตลอดหลายศตวรรษ จนกระทั่งเรามาถึงแบบที่เราใช้อยู่ในปัจจุบัน
อะตอมมีคุณสมบัติของ องค์ประกอบทางเคมี ที่ประกอบขึ้นและในทางกลับกัน องค์ประกอบต่างๆ ได้รับการจัดระเบียบและจำแนกตามองค์ประกอบเหล่านั้น เลขอะตอมการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์และคุณสมบัติทางเคมีใน ตารางธาตุ ขององค์ประกอบ
องค์ประกอบทางเคมีเดียวกันสามารถประกอบด้วยอะตอมที่แตกต่างกันของคลาสเดียวกัน นั่นคือ มีเลขอะตอมเดียวกัน (จำนวน โปรตอน ที่แต่ละอะตอมมีอยู่ในธาตุ) แม้ว่ามวลอะตอมจะต่างกัน
ตัวอย่างเช่น มีอะตอมที่แตกต่างกันของธาตุเดียวกันซึ่งมีจำนวนแตกต่างกัน นิวตรอนและเรียกว่าไอโซโทป กรณีตัวอย่างคือไอโซโทปของธาตุคาร์บอน (12C, 13C, 14C) ดังนั้นแต่ละอะตอมจะมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกันหรือไม่ ขึ้นอยู่กับจำนวนโปรตอน ดังนั้นอะตอมที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันจึงเป็นองค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน
อะตอมสร้างขึ้นได้อย่างไร?
อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่า นิวเคลียสประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่าโปรตอนและนิวตรอน โปรตอนมีประจุบวกและนิวตรอนเป็นกลาง เซตของโปรตอนและนิวตรอนเรียกว่านิวคลีออน
โปรตอนและอิเล็กตรอนถูกดึงดูดเข้าหากันโดยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า (ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคที่มีประจุกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก) ในขณะที่โปรตอนและนิวตรอนจะถูกดึงดูดเข้าหากันโดยแรงนิวเคลียร์ (แรงที่เกิดจากอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็น นิวเคลียสของอะตอม)
อะตอมรวมกันได้อย่างไร?
อะตอมสามารถรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง การเชื่อมโยงทางเคมีจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อพวกเขาแบ่งปันอิเล็กตรอนไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง พันธะเคมีสามารถ โควาเลนต์, ไอออนิก Y โลหะซึ่งมีต้นกำเนิดจากสารประกอบโมเลกุลโควาเลนต์ โครงข่ายไอออนิก หรือสารประกอบโลหะ (แม้ว่าจะเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องชี้แจงว่าไม่มีพันธะเคมีใดที่เป็นโควาเลนต์หรือไอออนิกโดยสิ้นเชิง) ด้วยวิธีนี้ อะตอมสามารถรวมกันเป็น โมเลกุล เรียบง่ายเช่น น้ำรวมไปถึงการขึ้นรูป โมเลกุลขนาดใหญ่ ซับซ้อนเช่น โปรตีน, ดีเอ็นเอ Y RNA.
แม้ว่าอะตอมจะแยกจากกันด้วยโครงสร้างของอนุภาค แต่ก็เป็นความจริงเช่นกันที่อะตอมทั้งหมดของธาตุเดียวกันนั้นเหมือนกันทุกประการ นั่นคือ อะตอมของไฮโดรเจนใน ดวงอาทิตย์ พวกมันเหมือนกับอะตอมที่ประกอบเป็นร่างกายของเรา และอะตอมของคาร์บอนในร่างกายของสุนัขก็เหมือนกับอะตอมที่ประกอบเป็นเพชร ความแตกต่างอยู่ที่วิธีที่อะตอมรวมกันเป็นสารประกอบทางเคมีต่าง ๆ ที่ประกอบเป็นอวัยวะและระบบอวัยวะใน สิ่งมีชีวิต, วัสดุที่สร้างขึ้นใน อุตสาหกรรมและสสารทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นจักรวาล
ชิ้นส่วนของอะตอม
อะตอมประกอบด้วยสองส่วนที่สำคัญ:
- นิวเคลียส ประมาณ 99.94% ของมวลอะตอมกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส โดยที่โปรตอนและนิวตรอน (ซึ่งรวมกันเรียกว่า "นิวคลีออน") มารวมกันด้วยแรงนิวเคลียร์อย่างแรง ซึ่งจะป้องกันไม่ให้โปรตอนของพวกมันขับไล่กัน มีไฟฟ้าเหมือนกัน ค่าใช้จ่าย.
- ออร์บิทัลของอะตอม ออร์บิทัล (orbital) อธิบายบริเวณของช่องว่างรอบๆ นิวเคลียสของอะตอมซึ่ง ความน่าจะเป็น เพื่อหาอิเล็กตรอนที่สูงมาก บริเวณเหล่านี้มีรูปแบบที่แตกต่างกันซึ่งได้มาจากการแก้สมการชโรดิงเงอร์ที่อยู่กับที่ Erwin Schrödingerเป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรียที่พัฒนาสมการนี้ในปี 1925 เพื่อคำนวณวิวัฒนาการของอนุภาคย่อย เช่น อิเล็กตรอน ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงก่อตัวเป็น "เมฆ" รอบนิวเคลียสซึ่งแสดงโดยรูปร่างของออร์บิทัลของอะตอม ในทางกลับกัน แต่ละวงโคจรของอะตอมจะสอดคล้องกับค่าพลังงานที่แน่นอนสำหรับอิเล็กตรอน ดังนั้นพวกมันจึงถูกจัดระเบียบตามค่าพลังงานของพวกมัน รูปต่อไปนี้แสดงรูปร่างของออร์บิทัลอะตอมแรก:
ประวัติอะตอม
คนแรกที่คิดค้นแนวคิดเรื่องการมีอยู่ของอะตอมคือนักปรัชญาชาวกรีก Democritus (s.V-VI BC) จากการคาดเดาในจินตนาการล้วนๆ (ตามที่วิทยาศาสตร์เข้าใจในเวลานั้น)
การศึกษาของเขาถูกนำขึ้นโดยนักปรัชญาในภายหลังเช่น Leucippus และ Epicurus แต่มันถูกละเลยในช่วง ยุคกลางถูกบดบังด้วยคำอธิบายของผู้สร้างโลกซึ่งถือว่าทุกสิ่งมาจากพระเจ้า
เราต้องรอจนถึงปี พ.ศ. 2316 เมื่อนักเคมีชาวฝรั่งเศส อองตวน เดอ ลาวัวซิเยร์ ตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับทฤษฎีการไม่สร้างหรือการทำลายของสสาร (แต่เพียงเปลี่ยนรูป) หรือ กฎการอนุรักษ์มวลซึ่งอนุญาตให้ John Dalton กำหนดทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่ขึ้นเป็นครั้งแรกในปี 1804
นักวิชาการต่อเนื่องของ ทางกายภาพ และ เคมี พวกเขาได้รับแรงบันดาลใจจากงานของเขาเพื่อเสนอระบบที่ดีขึ้นและซับซ้อนมากขึ้นสำหรับการทำความเข้าใจอนุภาคพื้นฐานของสสาร ต่อจากนั้น ได้มีการเสนอแบบจำลองอะตอมใหม่จนถึงแบบที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน
โครงสร้างที่ยอมรับในปัจจุบันคือได้มาจาก การทดลอง ของ Rutherford ในปี 1911 พร้อมกับสูตรของ Niels Bohr, Schrödinger และ Heisenberg
โมเลกุล
โมเลกุลเรียกว่าการรวมตัวของอะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไปผ่านพันธะเคมีเพื่อสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนและเป็นกลางทางไฟฟ้า พันธะเคมีอาจเป็นโควาเลนต์หรือไอออนิกก็ได้
โมเลกุลสามารถประกอบขึ้นจากอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเดียวกันได้ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลออกซิเจน (O2) หรืออะตอมขององค์ประกอบทางเคมีต่างๆ เช่น โมเลกุลกลูโคส ก๊าซโมโนโทมิก เช่น ฮีเลียม (He) ก็ถือเป็นโมเลกุลเช่นกัน