Struktur atom — partikel dasar materi, elektron, proton, neutron
Semua tubuh fisik di alam terbuat dari jenis materi yang disebut materi. Zat dibagi menjadi dua kelompok utama - zat sederhana dan kompleks.
Zat kompleks adalah zat yang, melalui reaksi kimia, dapat diuraikan menjadi zat lain yang lebih sederhana. Tidak seperti zat kompleks, zat sederhana adalah zat yang tidak dapat diuraikan secara kimiawi menjadi zat yang lebih sederhana lagi.
Contoh zat kompleks adalah air, yang melalui reaksi kimia dapat diuraikan menjadi dua zat lain yang lebih sederhana - hidrogen dan oksigen. Adapun dua yang terakhir, mereka tidak dapat lagi diuraikan secara kimiawi menjadi zat yang lebih sederhana dan karenanya merupakan zat sederhana, atau, dengan kata lain, unsur kimia.
Pada paruh pertama abad ke-19, ada asumsi dalam sains bahwa unsur kimia adalah zat yang tidak berubah yang tidak memiliki hubungan yang sama satu sama lain. Namun, ilmuwan Rusia D. I. Mendeleev (1834 — 1907) untuk pertama kalinya pada tahun 1869mengungkapkan hubungan unsur-unsur kimia, menunjukkan bahwa karakteristik kualitatif masing-masing bergantung pada karakteristik kuantitatifnya - berat atom.
Mempelajari sifat-sifat unsur kimia, D. I. Mendeleev memperhatikan bahwa sifat-sifatnya berulang secara berkala tergantung pada berat atomnya. Dia menunjukkan periodisitas ini dalam bentuk tabel, yang masuk ke sains dengan nama "Tabel Periodik Unsur Mendeleev".
Di bawah ini adalah tabel periodik unsur kimia modern Mendeleev.
Atom
Menurut konsep ilmiah modern, setiap unsur kimia terdiri dari kumpulan partikel material (materi) terkecil yang disebut atom.
Atom adalah fraksi terkecil dari suatu unsur kimia yang tidak dapat lagi diuraikan secara kimiawi menjadi partikel materi lain yang lebih kecil dan lebih sederhana.
Atom-atom unsur kimia yang sifatnya berbeda berbeda satu sama lain dalam sifat fisikokimia, struktur, ukuran, massa, berat atom, energinya sendiri, dan beberapa sifat lainnya. Misalnya, atom hidrogen sangat berbeda sifat dan strukturnya dari atom oksigen, dan yang terakhir dari atom uranium, dan seterusnya.
Atom unsur kimia ternyata berukuran sangat kecil. Jika kita mengasumsikan secara kondisional bahwa atom memiliki bentuk bulat, maka diameternya harus sama dengan seperseratus juta sentimeter. Misalnya, diameter atom hidrogen - atom terkecil di alam - adalah seperseratus juta sentimeter (10-8 cm), dan diameter atom terbesar, misalnya atom uranium, tidak melebihi tiga ratus. sepersejuta sentimeter (3 10-8 cm).Oleh karena itu, atom hidrogen berkali-kali lebih kecil dari bola dengan radius satu sentimeter, karena yang terakhir lebih kecil dari bola dunia.
Karena ukuran atom yang sangat kecil, massanya juga sangat kecil. Misalnya, massa atom hidrogen adalah m = 1,67·10-24 Ini berarti bahwa satu gram hidrogen mengandung sekitar 6·1023 atom.
Untuk unit konvensional pengukuran berat atom unsur kimia, diambil 1/16 berat atom oksigen. Sesuai dengan berat atom unsur kimia ini, angka abstrak disebut, yang menunjukkan berapa kali berat unsur kimia tertentu lebih dari 1/16 berat atom oksigen.
Dalam tabel periodik unsur D. I. Mendeleev, bobot atom semua unsur kimia diberikan (lihat nomor di bawah nama unsur). Dari tabel ini kita melihat bahwa atom yang paling ringan adalah atom hidrogen yang memiliki berat atom 1,008. Berat atom karbon adalah 12, oksigen adalah 16, dan seterusnya.
Adapun unsur kimia yang lebih berat, berat atomnya melebihi berat atom hidrogen lebih dari dua ratus kali lipat. Jadi nilai atom merkuri adalah 200,6, radium adalah 226, dan seterusnya. Semakin tinggi urutan nomor yang ditempati oleh suatu unsur kimia dalam tabel periodik unsur, semakin besar bobot atomnya.
Sebagian besar berat atom unsur kimia dinyatakan sebagai bilangan pecahan. Ini sampai batas tertentu dijelaskan oleh fakta bahwa unsur-unsur kimia tersebut terdiri dari sekumpulan berapa banyak jenis atom dengan berat atom yang berbeda tetapi dengan sifat kimia yang sama.
Unsur kimia yang menempati nomor yang sama dalam tabel periodik unsur dan karenanya memiliki sifat kimia yang sama tetapi dengan berat atom yang berbeda disebut isotop.
Isotop ditemukan di sebagian besar unsur kimia, ada dua isotop, kalsium - empat, seng - lima, timah - sebelas, dll. Banyak isotop diperoleh melalui seni, beberapa di antaranya sangat penting secara praktis.
Partikel dasar materi
Untuk waktu yang lama diyakini bahwa atom-atom dari unsur-unsur kimia adalah batas keterbagian materi, yaitu, seolah-olah, "blok bangunan" dasar alam semesta. Ilmu pengetahuan modern menolak hipotesa ini dengan menetapkan bahwa atom dari setiap unsur kimia adalah kumpulan dari partikel-partikel material yang bahkan lebih kecil daripada atom itu sendiri.
Menurut teori elektron dari struktur materi, atom dari setiap unsur kimia adalah suatu sistem yang terdiri dari inti pusat yang mengelilingi partikel "dasar" dari materi yang disebut elektron. Inti atom, menurut pandangan yang diterima secara umum, terdiri dari sekumpulan partikel material "dasar" - proton dan neutron.
Untuk memahami struktur atom dan proses fisika-kimia di dalamnya, setidaknya Anda perlu membiasakan diri secara singkat dengan karakteristik dasar partikel dasar penyusun atom.
Ditentukan bahwa elektron adalah partikel sejati dengan muatan listrik negatif terkecil yang diamati di alam.
Jika kita mengasumsikan secara kondisional bahwa elektron sebagai partikel berbentuk bulat, maka diameter elektron harus sama dengan 4 · 10-13 cm, yaitu puluhan ribu kali lebih kecil dari diameter setiap atom.
Elektron, seperti partikel material lainnya, memiliki massa. "Massa diam" elektron, yaitu massa yang dimilikinya dalam keadaan diam relatif, sama dengan mo = 9,1 · 10-28 G.
"Massa istirahat" elektron yang sangat kecil menunjukkan bahwa sifat inersia elektron sangat lemah, yang berarti bahwa elektron, di bawah pengaruh gaya listrik bolak-balik, dapat berosilasi di ruang angkasa dengan frekuensi miliaran periode per Kedua.
Massa elektron sangat kecil sehingga dibutuhkan 1027 unit untuk menghasilkan satu gram elektron. Untuk mendapatkan setidaknya beberapa gambaran fisik tentang jumlah yang sangat besar ini, kami akan memberikan contoh. Jika satu gram elektron dapat disusun dalam garis lurus yang berdekatan, maka mereka akan membentuk rantai sepanjang empat miliar kilometer.
Massa elektron, seperti mikropartikel material lainnya, bergantung pada kecepatan pergerakannya. Elektron dalam keadaan istirahat relatif memiliki "massa diam" yang bersifat mekanis, mirip dengan massa benda fisik mana pun. Adapun "massa gerak" elektron, yang meningkat dengan meningkatnya kecepatan geraknya, berasal dari elektromagnetik. Ini disebabkan oleh adanya medan elektromagnetik dalam elektron yang bergerak sebagai jenis materi dengan massa dan energi elektromagnetik.
Semakin cepat elektron bergerak, semakin banyak sifat inersia medan elektromagnetiknya terwujud, semakin besar massa yang terakhir dan, karenanya, energi elektromagnetiknya Karena elektron dengan medan elektromagnetiknya mewakili satu sistem material yang terhubung secara organik, ia Wajar jika massa momentum medan elektromagnetik elektron secara langsung dikaitkan dengan elektron itu sendiri.
Elektron, selain sifat partikel, juga memiliki sifat gelombang.Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa aliran elektron, seperti aliran cahaya, merambat dalam bentuk gerakan seperti gelombang. Sifat gerak gelombang aliran elektron di ruang angkasa dikonfirmasi oleh fenomena interferensi dan difraksi gelombang elektron.
Interferensi elektronik Adalah fenomena superposisi kehendak elektron satu sama lain dan difraksi elektron - ini adalah fenomena gelombang elektron yang membengkok di tepi celah sempit yang dilalui berkas elektron. Oleh karena itu, elektron bukan hanya sebuah partikel, tetapi sebuah "gelombang partikel", yang panjangnya bergantung pada massa dan kecepatan elektron.
Telah ditetapkan bahwa elektron, selain gerak translasinya, juga melakukan gerak rotasi di sekitar porosnya. Jenis gerakan elektron ini disebut "spin" (dari kata bahasa Inggris "spin" — spindel). Sebagai hasil dari pergerakan ini, elektron, selain sifat listrik karena muatan listrik, juga memperoleh sifat magnet, yang dalam hal ini menyerupai magnet elementer.
Proton adalah partikel nyata dengan muatan listrik positif yang nilainya sama dengan muatan listrik elektron.
Massa proton adalah 1,67 ·10-24 r, yaitu kira-kira 1840 kali lebih besar dari "massa diam" elektron.
Tidak seperti elektron dan proton, neutron tidak memiliki muatan listrik, yaitu partikel materi "elementer" yang netral secara elektrik. Massa neutron praktis sama dengan massa proton.
Elektron, proton, dan neutron yang membentuk atom berinteraksi satu sama lain. Secara khusus, elektron dan proton menarik satu sama lain sebagai partikel dengan muatan listrik yang berlawanan.Pada saat yang sama, elektron dari elektron dan proton dari proton saling tolak sebagai partikel dengan muatan listrik yang sama.
Semua partikel bermuatan listrik ini berinteraksi melalui medan listriknya. Medan-medan ini adalah jenis materi khusus yang terdiri dari kumpulan partikel materi elementer yang disebut foton. Setiap foton memiliki jumlah energi (kuantum energi) yang ditentukan secara ketat di dalamnya.
Interaksi partikel bahan material bermuatan listrik terjadi melalui pertukaran foton satu sama lain. Gaya interaksi partikel bermuatan listrik biasanya disebut gaya listrik.
Neutron dan proton dalam inti atom juga berinteraksi satu sama lain. Namun, interaksi di antara mereka tidak lagi terjadi melalui medan listrik, karena neutron adalah partikel materi yang netral secara elektrik, tetapi melalui apa yang disebut bidang nuklir.
Bidang ini juga merupakan jenis materi khusus yang terdiri dari kumpulan partikel material dasar yang disebut meson... Interaksi neutron dan proton terjadi melalui pertukaran meson satu sama lain. Gaya interaksi antara neutron dan proton disebut gaya nuklir.
Telah ditetapkan bahwa gaya nuklir bekerja dalam inti atom pada jarak yang sangat kecil - sekitar 10-13 cm.
Gaya nuklir jauh melebihi gaya listrik dari tolakan timbal balik proton dalam inti atom. Ini mengarah pada fakta bahwa mereka tidak hanya mampu mengatasi kekuatan tolakan timbal balik proton di dalam inti atom, tetapi juga untuk menciptakan sistem inti yang sangat kuat dari kumpulan proton dan neutron.
Stabilitas inti atom apa pun bergantung pada rasio dua kekuatan yang saling bertentangan - nuklir (saling tarik-menarik proton dan neutron) dan listrik (saling tolak menolak proton).
Gaya nuklir kuat yang bekerja di inti atom berkontribusi pada transformasi neutron dan proton menjadi satu sama lain. Interaksi antara neutron dan proton ini terjadi akibat pelepasan atau penyerapan partikel elementer yang lebih ringan, misalnya meson.
Partikel-partikel yang kami pertimbangkan disebut elementer karena mereka tidak terdiri dari kumpulan partikel materi lain yang lebih sederhana. Tetapi pada saat yang sama, kita tidak boleh lupa bahwa mereka mampu berubah menjadi satu sama lain, muncul dengan mengorbankan yang lain. Jadi, partikel-partikel ini adalah beberapa formasi kompleks, yaitu sifat dasar mereka bersyarat.
Struktur kimia atom
Atom paling sederhana dalam strukturnya adalah atom hidrogen. Ini terdiri dari kumpulan hanya dua partikel elementer - proton dan elektron. Proton dalam sistem atom hidrogen memainkan peran inti pusat di mana elektron berputar dalam orbit tertentu. Dalam gambar. Gambar 1 secara skematis menunjukkan model atom hidrogen.
Beras. 1. Diagram struktur atom hidrogen
Model ini hanyalah perkiraan kasar dari kenyataan. Faktanya adalah bahwa elektron sebagai "gelombang partikel" tidak memiliki volume yang dipisahkan secara tajam dari lingkungan luar. Dan ini berarti bahwa seseorang harus berbicara bukan tentang orbit linier elektron yang tepat, tetapi tentang sejenis awan elektron. Dalam hal ini, elektron paling sering menempati beberapa garis tengah awan, yang merupakan salah satu kemungkinan orbitnya di dalam atom.
Harus dikatakan bahwa orbit elektron itu sendiri tidak benar-benar tidak berubah dan tidak bergerak dalam atom - itu juga, karena perubahan massa elektron, membuat gerakan rotasi tertentu. Oleh karena itu, pergerakan elektron dalam atom relatif rumit. Karena inti atom hidrogen (proton) dan elektron yang berputar di sekitarnya memiliki muatan listrik yang berlawanan, mereka saling menarik.
Pada saat yang sama, energi bebas elektron, yang berputar mengelilingi inti atom, mengembangkan gaya sentrifugal yang cenderung melepaskannya dari inti. Oleh karena itu, gaya listrik yang saling tarik-menarik antara inti atom dan elektron serta gaya sentrifugal yang bekerja pada elektron adalah gaya yang berlawanan.
Dalam kesetimbangan, elektron mereka menempati posisi yang relatif stabil di beberapa orbit dalam atom. Karena massa elektron sangat kecil, maka untuk mengimbangi gaya tarik-menarik ke inti atom, ia harus berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi, setara dengan sekitar 6·1015 putaran per detik. Artinya, sebuah elektron dalam sistem atom hidrogen, seperti atom lainnya, bergerak di sepanjang orbitnya dengan kecepatan linier yang melebihi seribu kilometer per detik.
Dalam kondisi normal, sebuah elektron berputar dalam sebuah atom sejenis di orbit yang paling dekat dengan nukleus. Pada saat yang sama, ia memiliki jumlah energi seminimal mungkin. Jika karena satu dan lain hal, misalnya, di bawah pengaruh partikel material lain yang telah menginvasi sistem atom, elektron bergerak ke orbit yang lebih jauh dari atom, maka elektron tersebut sudah memiliki jumlah energi yang sedikit lebih besar.
Namun, elektron tetap berada di orbit baru ini untuk waktu yang tidak signifikan, setelah itu elektron berputar kembali ke orbit yang paling dekat dengan inti atom.Selama kursus ini, ia melepaskan kelebihan energinya dalam bentuk kuantum radiasi magnetik — energi radiasi (Gbr. 2).
Beras. 2. Ketika sebuah elektron bergerak dari orbit yang jauh ke orbit yang lebih dekat ke inti atom, ia memancarkan energi radiasi kuantum
Semakin banyak energi yang diterima elektron dari luar, semakin bergerak ke orbit yang paling jauh dari inti atom, dan semakin besar jumlah energi elektromagnetik yang dipancarkannya ketika berputar ke orbit yang paling dekat dengan inti.
Dengan mengukur jumlah energi yang dipancarkan elektron selama transisi dari orbit yang berbeda ke orbit yang paling dekat dengan inti atom, dimungkinkan untuk menetapkan bahwa sebuah elektron dalam sistem atom hidrogen, seperti dalam sistem atom lainnya atom, tidak dapat pergi ke orbit acak, ke yang ditentukan secara ketat sesuai dengan energi yang diterimanya di bawah pengaruh gaya eksternal. Orbit yang dapat ditempati elektron dalam atom disebut orbital yang diizinkan.
Karena muatan positif inti atom hidrogen (muatan proton) dan muatan negatif elektron secara numerik sama, muatan totalnya adalah nol. Ini berarti atom hidrogen dalam keadaan normalnya adalah partikel netral secara elektrik.
Ini berlaku untuk atom dari semua unsur kimia: atom dari unsur kimia apa pun dalam keadaan normalnya adalah partikel netral secara elektrik karena persamaan numerik muatan positif dan negatif.
Karena inti atom hidrogen hanya mengandung satu partikel "elementer" - sebuah proton, yang disebut nomor massa inti ini sama dengan satu. Nomor massa inti atom dari setiap unsur kimia adalah jumlah total proton dan neutron yang membentuk inti tersebut.
Hidrogen alami sebagian besar terdiri dari kumpulan atom dengan nomor massa sama dengan satu. Namun, ia juga mengandung atom hidrogen jenis lain, dengan nomor massa sama dengan dua. Inti atom hidrogen berat ini, disebut deuteron, terdiri dari dua partikel, proton dan neutron. Isotop hidrogen ini disebut deuterium.
Hidrogen alami mengandung deuterium dalam jumlah yang sangat kecil. Untuk setiap enam ribu atom hidrogen ringan (nomor massa sama dengan satu), hanya ada satu atom deuterium (hidrogen berat). Ada lagi isotop hidrogen, hidrogen super berat yang disebut tritium. Dalam inti atom isotop hidrogen ini, terdapat tiga partikel: satu proton dan dua neutron, yang terikat bersama oleh gaya nuklir. Jumlah massa inti atom tritium adalah tiga, yaitu atom tritium tiga kali lebih berat dari atom hidrogen ringan.
Meskipun atom-atom isotop hidrogen memiliki massa yang berbeda, mereka tetap memiliki sifat kimia yang sama, misalnya hidrogen ringan, memasuki reaksi kimia dengan oksigen, membentuk zat kompleks dengannya - air. Demikian pula, isotop hidrogen, deuterium, bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, yang tidak seperti air biasa, disebut air berat. Air berat banyak digunakan dalam produksi energi nuklir (atom).
Oleh karena itu, sifat kimia atom tidak bergantung pada massa intinya, tetapi hanya pada struktur kulit elektron atom. Karena atom hidrogen ringan, deuterium, dan tritium memiliki jumlah elektron yang sama (satu untuk setiap atom), isotop ini memiliki sifat kimia yang sama.
Bukan kebetulan bahwa unsur kimia hidrogen menempati angka pertama dalam tabel unsur periodik.Faktanya adalah bahwa ada beberapa hubungan antara jumlah setiap unsur dalam tabel periodik unsur dan besarnya muatan inti atom unsur tersebut. Ini dapat dirumuskan sebagai berikut: nomor urut setiap unsur kimia dalam tabel periodik unsur secara numerik sama dengan muatan positif inti unsur tersebut, dan oleh karena itu dengan jumlah elektron yang berputar mengelilinginya.
Karena hidrogen menempati bilangan pertama dalam tabel periodik unsur, ini berarti muatan positif inti atomnya sama dengan satu dan satu elektron berputar mengelilingi inti.
Unsur kimia helium adalah yang kedua dalam tabel periodik unsur. Ini berarti bahwa ia memiliki muatan listrik positif dari nukleus yang sama dengan dua unit, yaitu nukleusnya harus mengandung dua proton, dan di kulit elektron atom - dua elektroda.
Helium alami terdiri dari dua isotop - helium berat dan ringan. Jumlah massa helium berat adalah empat. Artinya, selain dua proton yang disebutkan di atas, dua neutron lagi harus memasuki inti atom helium yang berat. Adapun helium ringan, nomor massanya adalah tiga, yaitu selain dua proton, satu neutron lagi harus masuk ke dalam nukleusnya.
Telah ditemukan bahwa dalam helium alami jumlah atom helium ringan kira-kira sepersejuta atom gen berat. Dalam gambar. 3 menunjukkan model skematik atom helium.
Beras. 3. Diagram struktur atom helium
Komplikasi lebih lanjut dari struktur atom unsur kimia disebabkan oleh peningkatan jumlah proton dan neutron dalam inti atom ini dan secara bersamaan peningkatan jumlah elektron yang berputar di sekitar inti (Gbr. 4). Dengan menggunakan tabel periodik unsur, mudah untuk menentukan jumlah elektron, proton, dan neutron yang membentuk atom yang berbeda.
Beras. 4. Skema konstruksi inti atom: 1 — helium, 2 — karbon, 3 — oksigen
Jumlah reguler unsur kimia sama dengan jumlah proton dalam inti atom dan pada saat yang sama jumlah elektron yang berputar di sekitar inti. Adapun berat atom kira-kira sama dengan nomor massa atom, yaitu jumlah proton dan neutron yang digabungkan dalam inti. Oleh karena itu, dengan mengurangkan dari berat atom suatu unsur suatu bilangan yang sama dengan nomor atom unsur tersebut, dimungkinkan untuk menentukan berapa banyak neutron yang terkandung dalam inti tertentu.
Telah ditetapkan bahwa inti unsur kimia ringan, yang memiliki jumlah proton dan neutron yang sama dalam komposisinya, dibedakan oleh kekuatan yang sangat tinggi, karena gaya nuklir di dalamnya relatif besar. Misalnya, inti atom helium yang berat sangat tahan lama karena terdiri dari dua proton dan dua neutron yang terikat bersama oleh gaya nuklir yang kuat.
Inti atom dari unsur kimia yang lebih berat sudah mengandung proton dan neutron dalam jumlah yang tidak sama, itulah sebabnya ikatan mereka di dalam inti lebih lemah daripada di inti unsur kimia ringan. Inti dari unsur-unsur ini dapat dipecah dengan relatif mudah ketika dibombardir dengan "proyektil" atom (neutron, inti helium, dll.).
Adapun unsur-unsur kimia terberat, terutama yang radioaktif, nukleusnya dicirikan oleh kekuatan yang sangat rendah sehingga secara spontan hancur menjadi bagian-bagian penyusunnya. Misalnya, atom radium unsur radioaktif, yang terdiri dari kombinasi 88 proton dan 138 neutron, meluruh secara spontan, menjadi atom radon unsur radioaktif. Atom-atom yang terakhir, pada gilirannya, pecah menjadi bagian-bagian penyusunnya, berpindah ke atom-atom unsur lain.
Setelah secara singkat membiasakan diri dengan bagian penyusun inti atom unsur kimia, mari kita perhatikan struktur kulit elektron atom. Seperti yang Anda ketahui, elektron dapat berputar mengelilingi inti atom hanya dalam orbit yang ditentukan secara ketat. Selain itu, mereka sangat terkelompok di kulit elektron setiap atom sehingga kulit elektron individu dapat dibedakan.
Setiap kulit dapat berisi sejumlah elektron tertentu, yang tidak melebihi jumlah tertentu. Jadi, misalnya, di kulit elektron pertama yang paling dekat dengan inti atom, maksimal ada dua elektron, di kulit kedua - tidak lebih dari delapan elektron, dll.
Atom-atom yang kulit elektron terluarnya terisi penuh memiliki kulit elektron yang paling stabil. Ini berarti bahwa sebuah atom dengan kuat menahan semua elektronnya dan tidak perlu menerima jumlah tambahan dari luar. Misalnya, atom helium memiliki dua elektron yang sepenuhnya mengisi kulit elektron pertama, dan atom neon memiliki sepuluh elektron, yang dua di antaranya mengisi penuh kulit elektron pertama dan sisanya - yang kedua (Gbr. 5).
Beras. 5. Diagram struktur atom neon
Oleh karena itu, atom helium dan neon memiliki kulit elektron yang cukup stabil, mereka cenderung tidak mengubahnya secara kuantitatif. Unsur-unsur tersebut secara kimiawi lembam, yaitu, mereka tidak masuk ke dalam interaksi kimiawi dengan unsur-unsur lain.
Namun, sebagian besar unsur kimia memiliki atom yang kulit elektron terluarnya tidak terisi penuh dengan elektron. Misalnya, atom kalium memiliki sembilan belas elektron, delapan belas di antaranya mengisi penuh tiga kulit pertama, dan elektron kesembilan belas berada di kulit elektron berikutnya yang tidak terisi. Pengisian yang lemah dari kulit elektron keempat dengan elektron mengarah pada fakta bahwa inti atom memegang elektron terluar dengan sangat lemah - elektron kesembilan belas, dan oleh karena itu yang terakhir dapat dengan mudah dikeluarkan dari atom. …
Atau, misalnya, atom oksigen memiliki delapan elektron, dua di antaranya mengisi penuh kulit pertama, dan enam sisanya berada di kulit kedua. Jadi, untuk penyelesaian lengkap konstruksi kulit elektron kedua dalam atom oksigen, ia hanya kekurangan dua elektron. Oleh karena itu, atom oksigen tidak hanya dengan kuat menahan enam elektronnya di kulit kedua, tetapi juga memiliki kemampuan untuk menarik dua elektron yang hilang ke dirinya sendiri untuk mengisi kulit elektron keduanya. Ini ia capai dengan kombinasi kimiawi dengan atom-atom dari unsur-unsur di mana elektron terluar berasosiasi lemah dengan nukleusnya.
Unsur-unsur kimia yang atomnya tidak memiliki lapisan elektron terluar yang terisi penuh dengan elektron, pada umumnya, aktif secara kimiawi, yaitu, mereka rela masuk ke dalam interaksi kimiawi.
Jadi, elektron dalam atom unsur kimia diatur dalam urutan yang ditentukan secara ketat, dan setiap perubahan dalam pengaturan spasial atau kuantitasnya di kulit elektron atom menyebabkan perubahan sifat fisikokimia yang terakhir.
Persamaan jumlah elektron dan proton dalam sistem atom adalah alasan mengapa muatan listrik totalnya nol. Jika persamaan jumlah elektron dan proton dalam sistem atom dilanggar, maka atom menjadi sistem bermuatan listrik.
Sebuah atom dalam sistem yang keseimbangan muatan listriknya terganggu karena fakta bahwa ia telah kehilangan sebagian elektronnya atau, sebaliknya, memperoleh kelebihannya, disebut ion.
Sebaliknya, jika sebuah atom memperoleh kelebihan jumlah elektron, ia menjadi ion negatif. Misalnya, atom klorin yang menerima satu elektron tambahan menjadi ion negatif klorin bermuatan tunggal Cl-... Atom oksigen yang menerima dua elektron tambahan menjadi ion oksigen negatif bermuatan ganda O, dan seterusnya.
Sebuah atom yang telah menjadi ion menjadi sistem bermuatan listrik sehubungan dengan lingkungan luar. Dan ini berarti bahwa atom mulai memiliki medan listrik, yang bersama-sama membentuk satu sistem material, dan melalui medan ini ia melakukan interaksi listrik dengan partikel materi bermuatan listrik lainnya - ion, elektron, inti atom bermuatan positif, dll.
Kemampuan ion yang berbeda untuk menarik satu sama lain adalah alasan mereka bergabung secara kimiawi, membentuk partikel materi - molekul yang lebih kompleks.
Kesimpulannya, perlu dicatat bahwa dimensi atom sangat besar dibandingkan dengan dimensi partikel nyata penyusunnya. Inti dari atom yang paling kompleks, bersama dengan semua elektron, menempati sepermiliar volume atom. Perhitungan sederhana menunjukkan bahwa jika satu meter kubik platina dapat ditekan begitu kuat sehingga ruang intra-atomik dan antar-atomik menghilang, maka akan diperoleh volume yang sama dengan sekitar satu milimeter kubik.