Что такое атом
Слово «атом» пришло из греческого — «неделимый». Сегодня мы знаем, что атом можно расщепить, но для химии он по-прежнему неделим: любой химический элемент состоит из атомов именно этого элемента. Золото — из атомов золота, кислород — из атомов кислорода.
Строение атома: ядро и электроны
Атом состоит из двух частей:
- Ядро — находится в центре, содержит протоны (заряд +1) и нейтроны (заряд 0). Ядро крайне мало, но несёт почти всю массу атома.
- Электроны — лёгкие частицы с зарядом −1, «облако» которых окружает ядро. Число электронов равно числу протонов, поэтому атом электрически нейтрален.
Размер атома — около ~10⁻¹⁰ м (ангстрем), размер ядра — около ~10⁻¹⁵ м. Ядро в ~100 000 раз меньше атома. Атом действительно почти полностью «пустой».
Модель Бора
В 1913 году Нильс Бор предложил планетарную модель: электроны движутся по строго определённым орбитям (разрешённым уровням энергии), не излучая энергии. При переходе с одной орбиты на другую электрон поглощает или испускает квант света с точно определённой энергией. Именно поэтому каждый элемент даёт уникальный спектр — «отпечаток пальцев» атома.
Современная квантовая механика уточнила модель: вместо чётких орбит — орбитали, области пространства, где вероятность найти электрон максимальна. Но для школы модель Бора хорошо работает.
Число протонов = номер элемента
Именно количество протонов в ядре определяет, какой это элемент. Водород имеет 1 протон (Z = 1), углерод — 6 (Z = 6), уран — 92 (Z = 92). Число нейтронов может варьироваться — тогда получаются изотопы одного и того же элемента.
Почему атом не «схлопывается»
По классической физике электрон должен был бы терять энергию на излучение и упасть на ядро за доли наносекунды. Квантовая механика запрещает это: у электрона есть минимально допустимый уровень энергии — основное состояние. Ниже упасть невозможно. Это и обеспечивает стабильность вещества.
