Atoms ir mazākā vielas daļiņa, kas nosaka vielas ķīmiskās īpašības.
Atoms sastāv no atoma kodola un elektronu apvalka. Visi atomi apkopotu ķīmisko elementu periodiskajā tabulā (ĶEPT).
Atoma kodols sastāv no protoniem un neitroniem.
Protoni ir daļiņa, kurai ir lādiņš \(+1\) un tiek pieņemts, ka tā masa ir \(1\) vienība. Protonu skaits veido kodola kopējo lādiņu.
Neitroni ir daļiņas, kurām ir pieņemta masa \(1\) vienība, bet lādiņš \(0\).
Elektronu apvalks sastāv no elektroniem, kas izkārtoti elektronu enerģētiskajos līmeņos. Elektroni ir daļiņas, kurām masa ir tik maza, ka tiek pieņemts, ka masa ir aptuveni \(0\), bet lādiņš ir \(-1\).
Svarīgi!
Atoma uzbūvi nosaka, izmantojot ķīmisko elementu periodisko tabulu.
Ķīmisko elementu periodiskā tabulā ir apkopoti visi līdz šim zināmie elementi jeb atomi. Atomi ir sakārtoti rindās, ko sauc par periodiem, un kolonās, ko sauc par grupām. Ir 7 periodi un 16 grupas: astoņas \(A\) grupas un astoņas \(B\) grupas. Pamatskolas kursā pārsvarā mācās par \(A\) grupas elementiem.
Katram ķīmiskajam elementam jeb atomam ir savs kārtas skaitlis jeb atomnumurs. Visi elementi sakārtoti pēc kārtas, ja lasa elementus pa rindām. Elementu secību nosaka pēc relatīvās atommasas, kas pierakstītas pie elementa. Viena atoma masa ir ļoti maza, tāpēc ir pieņemts noteikt relatīvo atommasu, ko mēra relatīvās vienībās (\(u\)).
Piemērs:
Relatīvo atommasu ūdeņradim pieraksta sekojoši:
, kur
\(A\) ir apzīmējums atommasai,
\(r\) - norāda, ka tā ir relatīva vienība,
\(H\) - elements, kuram nosaka relatīvo atommasu.
Nolasa, ka relatīvā atommasa ūdeņradim ir viens, komats, nulle nulle septiņdesmit deviņi. Visbiežāk atommasu noapaļo uz veselu skaitli. Šajā gadījumā ūdeņraža atommasa būtu viena vienība.
Atoma kodolā protonu skaits un kodola lādiņš sakrīt ar elementa kārtas skaitli.
Piemērs:
Litija atoma kārtas skaitlis ir \(3\).
Litija kodolā ir \(3\) pozitīvi protoni, kas veido kodola lādiņu \(+3\).
Litija atoma modelis:
Atoma kodola neitronu skaitu aprēķina pēc formulas: relatīvā atommasa mīnuss protonu skaits (gan protoni, gan neitroni veido kopējo atoma masu, jo elektronu masa ir ļoti maza un netiek ņemta vērā).
Piemērs:
Oglekļa relatīvā atommasa ir \(12,011\) jeb aptuveni \(12\) vienības.
Oglekļa kārtas skaitlis ir \(6\), kas nozīmē, ka kodolā ir \(6\) protoni.
Seko: jeb oglekļa kodolā ir \(6\) neitroni.
Oglekļa atoma modelis:
Atomā elektronu skaits ir vienāds ar protonu skaitu, tātad elektronu skaits sakrīt ar elementa kārtas skaitli jeb atomnumuru.
Piemērs:
Skābekļa kārtas skaitlis ir \(8\).
Skābekļa atomā ir \(8\) elektroni un \(8\) protoni.
Skābekļa atoma modelis:
Svarīgi!
Elektroni ir negatīvas daļiņas, bet protoni ir pozitīvas daļiņas. Ja protonu un elektronu skaits ir vienāds, tad seko, ka atoma kopējais lādiņš ir vienāds ar \(0\) - atoms ir neitrāla daļiņa.
Atomā elektroni ir izkārtoti uz elektronu enerģētiskajiem līmeņiem. Elektronu enerģētisko līmeņu skaits sakrīt ar perioda numuru. Enerģētiskos līmeņus sāk skaitīt ar to, kas ir tuvāk kodolam (1. līmenis, 2. līmenis utt.) Elektronu enerģētiskie līmeņi pēc formas ir dažādi, par to vairāk mācīsies vidusskolā. Pamatskolā pieņemsim, ka elektrons riņķo apkārt kodolam pa riņķa līniju un to shematiski attēlosim kā riņķi.
Piemērs:
Alumīnijs atrodas 3. periodā.
Ap alumīnija atoma kodolu būs izkārtoti \(3\) elektronu enerģētiskie līmeņi.
Alumīnija atoma modelis:
Elektroni uz elektronu enerģētiskajiem līmeņiem izkārtojas noteiktā kārtībā. Pirmajos trīs līmeņos varam ievērot sakarību, ka 1. līmenī ir maksimāli 2 elektroni, otrajā un trešajā līmenī ir maksimāli \(8\) elektroni. Zīmējot atoma modeli, vispirms jānosaka kopējais elektronu skaits (kārtas skaitlis jeb atomnumurs) un tad jāaizpilda elektronu enerģētiskie līmeņi sākot ar 1. līmeni. Vispirms aizpildās pilnībā pirmais līmenis, tad otrais līmenis, tad trešais līmenis utt. Ja kopējais elektronu skaits ir mazāks un pēdējā līmenī nevajag visus \(8\) elektronus, tad zīmē tik elektronus, cik nepieciešami.
Attēlā redzam, ka 1. līmenī (tuvāk kodolam) ir 2 elektroni, 2. līmenī ir 8 elektroni, bet pēdējā, 3. līmenī, ir tikai 2 elektroni. Kopā atomā ir 12 elektroni. Tā kā elektronu skaits sakrīt ar kārtas skaitli, tad varam secināt, ka dotais atoma modelis ir magnija (Mg) atoma modelis
Svarīgi!
Elektronu skaits pēdējā līmenī sakrīt ar \(A\) grupas numuru.
Elektronu skaits pēdējā līmenī ir ļoti svarīgs, jo atomi savā starpā var mijiedarboties (saskarties) un apmainīties ar elektroniem ar pēdējo elektronu enerģētisko līmeni. Atomi no pēdējā elektronu enerģētiskā līmeņa var atdot elektronus vai pievienot elektronus tik daudz, lai pilnībā aizpildītu savu līmeni līdz maksimālajam elektronu skaitam līmenī. Visbiežāk ir tā, ja atomam ir mazāk par \(4\) elektroniem ārējā slānī, tad atoms elektronus atdos citam atomam, bet, ja atomam ir vairāk kā \(4\) elektroni ārējā slānī, atoms elektronus pievienos.
Piemērs:
Skābekļa atoms (\(O\)) atrodas \(6A\) (\(VIA\)) grupā. Seko, ka \(O\) atoma ārējā slānī ir \(6\) elektroni. Ārējā slānī kopā var būt \(8\) elektroni, tātad skābeklis var pievienot vēl \(2\) negatīvi lādētus elektronus, tā pats atoms kļūs negatīvi lādēts.
Skābekļa kodolā ir \(8\) protoni (kārtas skaitlis = \(8\)). Ap skābekļa atomu riņķo \(8\) negatīvi elektroni. Ja atoms pievienos vēl divus negatīvus elektronus (kopā tam būs \(10\) elektroni), tas kļūs negatīvāks par \(2\) vienībām (\(8\) protoni \(- 10\) elektroni = \(-2\))
Skābekļa atoma modelis:
Svarīgi!
Atdotie un pievienotie elektroni veido atoma oksidēšanas pakāpes.
Pozitīvā oksidēšanas pakāpe veidojas tad, kad atoms atdod elektronus citam atomam. Negatīvā oksidēšanas pakāpe veidojas tad, kad atoms pievieno elektronus no cita atoma.
Svarīgi!
Pozitīvā oksidēšanas pakāpe sakrīt ar elementa \(A\) grupas numuru.
Piemēram, nātrijs (\(Na\)) atrodas \(1A\) grupā, tā pozitīvā oksidēšanas pakāpe ir \(1+\), bet skābeklis atrodas \(6A\) grupā, tā pozitīvā oksidēšanas pakāpe ir \(6+. \)
Svarīgi!
Negatīvo oksidēšanas pakāpi \(A\) grupas elementiem var aprēķināt pēc sekojošas formulas: \(A\) grupas numurs mīnuss \(8\). (\(B\) grupas elementiem oksidēšanas pakāpes var atšķirties un tās pakāpeniski apgūsi pamatskolas laikā).
Piemēram, sērs (\(S\)) atrodas \(6A\) grupā: negatīvā oksidēšanas pakāpe ir \(6 - 8 = -2. \)
Atomus vai atomu grupas, kas ir pievienojuši vai atdevuši elektronus, sauc par joniem.
Izveido savu jonu vai atomu interaktīvā simulācijā!