Structura atomului

STRUCTURA ATOMULUI

La sfirsitul sec. XIX si inceputul sec. XX au aparut dovezi experimentale care combateau indivizibilitatea atomului si demonstrau complexitatea structurii sale (electroliza, studiul descarcarilor electrice in gaze rarefiate, studiul spectrelor luminoase, descoperirea radioactivitatii naturale, descoperirea razelor X, efectul fotoelectric, etc.).

Un progres deosebit il reprezinta aparitia fizicii cuantice care studiaza unitatile minuscule de radiatie electromagnetica (cuantele sau undele de lumina) ca forte non-fizice ale caror deplasare creaza lumea noastra fizica.

Atomul ste cea mai mica parte dintr-o substanta simpla si care mai pastreaza individualitatea si proprietatile acesteia. Desi semnificatia initiala de indivizibil este depasita acum, denumirea a ramas. Atomul s-a dovedit a fi divizibil si alcatuit din particule subatomice fundamentale electroni, protoni si neutroni iar la rindul lor acestia pot alcatui alte particule subatomice (quarcuri, leptoni, bosoni- vezi structura atomului).

Nucleul atomic. Izotopi

Structura nucleului

In mod simplificat si clasic se considera ca atomul este alcatuit dintr-un nucleu central, format din nucleoni (neutroni si protoni) si un invelis electronic tridimesional format din electroni. Numarul electronilor, sarcini electrice negative, din jurul nucleului este egal cu numarul sarcinilor pozitive (protonii) ale nucleului, incit atomul este electroneutru.

Numarul de sarcini pozitive din nucleu poarta numele de numar atomic si se noteaza  cu Z. Numarul total al nucleonilor (protoni si neutroni) dintr-un nucleu se numeste numar de masa si se noteaza cu A.

A= Z+ N in care N este numarul de neutroni.

Exceptind atomul de hidrogen care are un singur proton ceilalti atomi au mai multi protoni si neutroni uniti prin forte speciale de atractie numite nucleare.

( Formarea nucleelor din protoni si neutroni este un proces care degaja o cantitate considerabila de energie si este insotit de o variatie de masa numit defect de masa care reprezinta diferenta intre masa teoretica a nucleului (obtinuta ca suma maselor nucleonilor ) si masa reala a nucleului. Defectul de masa caracterizeaza energia totala degajata la formarea nucleului din nucleoni si respectiv energia absorbita la desfacerea nucleului in nucleoni.)

Izotopi

Izotopii sunt specii de atomi ai aceluiasi element (cu acelasi Z ) dar cu A diferit datorita numarului diferit de neutroni. Invelisul electronic este identic astfel incit si proprietatile lor chimice sunt extrem de asemanatoare sau chiar aceleasi. Deoarece elementele chimice sunt amestecuri de izotopi, masele lor atomice sunt numere fractionare. Uneori izotopii au nume diferite ca de ex. la hidrogen unde cei 3 izotopi se denumesc hidrogen sau protiu (Z=1, A=1), deuteriu (Z=1. A=2) si tritiu (Z=1, A=3).

Izotopii stabili si radioactivi se folosesc in cercetarea stiintifica sub forma de "atomi marcati" sau trasori si au utilizari in chimie, biologie, medicina, metalurgie, agricultura si alte domenii.

Clasificarea elementelor chimice

Necesitatea clasificarii elementelor chimice a aparut paralel cu descoperirea in natura a unui numar mai mare de specii atomice.

In 1829 s-au constituit asa numitele triade, formate din elemente cu proprietati fizico-chimice asemanatoare, determinate de anumite schimbari care apar in valoarea maselor atomice (Li, Na, K ; Ca, Sr, Ba; Cl, Br, I).

In 1862 s-a realizat asezarea in spirala sau elicoidala a elementelor cunoscute in ordinea crescatoare a maselor atomice.

In 1863 s-au aranjat elementele  dupa masele lor atomice, rezultind siruri orizontale de cite 7 elemente; deoarece proprietatile elementelor sunt asemanatoare la fiecare al 8-lea reprezentant aceasta regularitate s-a denumit legea octavelor.