meta data for this page
  •  

Erot

Tämä näyttää erot valitun ja nykyisen version kesken tästä sivusta.

Linkki vertailunäkymään

Both sides previous revisionEdellinen revisio
Seuraava revisio		Edellinen revisio
kemia:atomi [14/05/2019 23:06] – harrikemia:atomi [09/09/2019 13:20] (nykyinen) – [Hiukkasten varaus] harri
Rivi 1: Rivi 1:
-{{  :kemia:atomin-rakenne.png?nolink&}} 
- 
 ====== Atomi ====== ====== Atomi ======
  
-Jos pientä hiekanjyvää puolittaisi loputtomasti, jäljelle jäisi lopulta yksi pieni hiukkanen, jota ei pysty enää puolittamaan. Tämä hiukkanen on kaiken aineen rakennuspalanen, ja sitä kutsutaan atomiksi. Pienessä hiekanjyvässäkin on valtava määrä atomeita. Kaikki aine, niin ilmassa olevat kaasut, kasvit kuin myös sinä, koostuu atomeista. Vaikka ihminen tuntee miljoonia erilaisia aineita, erilaisia atomeja tunnetaan tällä hetkellä ainoastaan 118 ja niistäkään kaikkia ei esiinny luonnossa.+ 
 +<WRAP center round box 90%> 
 +**Tiivistelmä** 
 + 
 +  * Kaikki aine koostuu atomeista 
 +  * Atomin keskellä on ydin 
 +  * Ytimessä on protoneita (**+** -varaus) ja neutroneita (ei varausta) 
 +  * Ydintä kiertää elektronit (**-** -varaus) 
 +  * Elektroneita on yhtä monta kuin protoneita, neutronien määrä vaihtelee 
 +  * Elektronit jakautuvat elektronikuorille 
 +</WRAP> 
 + 
 +<WRAP  button> **[[:kemia:tehtaevaet#atomi|Tehtävät]]** </WRAP> 
 + 
 +---- 
 + 
 +Jos pientä hiekanjyvää puolittaisi loputtomasti, jäljelle jäisi lopulta yksi pieni hiukkanen, jota ei pysty enää puolittamaan. Tämä hiukkanen on kaiken aineen rakennuspalanen, ja sitä kutsutaan atomiksi. Pienessä hiekanjyvässäkin on valtava määrä atomeita. Kaikki aine, niin ilmassa olevat kaasut, kasvit kuin myös sinä, koostuu atomeista. Vaikka tunnemme miljoonia erilaisia aineita, **erilaisia atomeja tunnetaan ainoastaan 118** ja niistäkään kaikkia ei esiinny luonnossa.
  
 ===== Atomin rakenne ===== ===== Atomin rakenne =====
  
-Vaikka atomi on hyvin pieni hiukkanen, sen keskellä on vielä atomin kokoonkin nähden hyvin pieni ydin. Ytimessä on kahta erilaista hiukkasta: protoneita ja neutroneita. Näistä protonit ovat tärkeämpiä, sillä protonien määrä ratkaisee, minkä [[:kemia:alkuaine|alkuaineen]] atomista on kyse. Esimerkiksi kaikille vety-atomeilla on ytimessään vain yksi protoni, kun taas kaikilla rauta-atomeilla protoneita on 26. Neutronien määrä vaihtelee samankin aineen kesken, mutta niitä on useimmiten suunnilleen yhtä paljon kuin protoneitakin. Protonit ja neutronit ovat pakkautuneet hyvin lähelle toisiaan atomin keskelle.+[{{ :kemia:atomin-rakenne.png?300|Protonit ja neutronit ovat atomin ytimessä. Ytimen ympärillä on elektroniverho, jossa elektronit kiertävät ydintä.}}] 
 + 
 +Vaikka atomi on hyvin pieni hiukkanen, sen keskellä on vielä atomin paljon pienempi **ydin**. Ytimessä on kahta erilaista hiukkasta: **protoneita**  ja **neutroneita**. Näistä protonit ovat tärkeämpiä, sillä protonien määrä ratkaisee, minkä [[:sanasto:alkuaine|alkuaineen]] atomista on kyse. Esimerkiksi kaikille vety-atomeilla on ytimessään vain yksi protoni, kun taas kaikilla rauta-atomeilla protoneita on 26. Neutronien määrä vaihtelee samankin aineen kesken, mutta niitä on useimmiten suunnilleen yhtä paljon kuin protoneitakin. Protonit ja neutronit ovat pakkautuneet hyvin lähelle toisiaan atomin ytimeen. 
 + 
 +Atomin ydintä ympäröi **elektroniverhoksi**  kutsuttu alue, jossa on atomin **elektronit**. Neutraalissa atomissa **elektroneita on yhtä monta kuin protoneita**. 
 + 
 +Atomin massasta ylivoimaisesti suurin osa koostuu atomin ytimen massasta. Elektronin massa on mitättömän pieni, jopa protoniin verrattuna. Atomin massa siis määräytyy protoneiden ja neutroneiden lukumäärän (eli massan) mukaan. Elektroneilla taas on tärkeä merkitys, kun tutkitaan, miten joku alkuaine käyttäytyy ja reagoi. 
 + 
 +===== Hiukkasten varaus ===== 
 + 
 +[{{ :kemia:varausten_voimat.png?300|Erimerkkiset varaukset hylkivät toisiaan ja samanmerkkiset varaukset vetävät toisiaan puoleensa. Protoneilla on positiivinen varaus ja elektroneilla on negatiivinen varaus.}}] 
 + 
 +Jos hankaat ilmapalloa hiuksiasi vasten, ilmapallon ja hiuksiesi välillä siirtyy varauksia. Hiukset nousevat pystyyn, sillä ne alkavat hylkiä toisiaan. **Sähköiset varaukset aiheuttavat veto- ja hylkimisvoimia**. Hiukset varautuvat samanmerkkisesti ja siksi pyrkivät mahdollisimman kauas toisistaan, eli nousevat pystyyn. Toisaalta ilmapallo ja hiukset varautuvat **erimerkkisesti**, joten ne vetävät toisiaan puoleensa. 
 + 
 +**Sähköisesti varautuneilla hiukkasilla on veto- ja hylkimisvoimia**. Hiukkasilla voi olla negatiivinen varaus, positiivinen varaus tai ei varausta ollenkaan. Erimerkkiset varaukset, eli positiivinen ja negatiivinen, vetävät toisiaan puoleensa. Varaukseltaan neutraalit hiukkaset eivät vuorovaikuta näiden kanssa. Vastaavasti kaksi positiivista (+) tai kaksi negatiivista (-) varausta hylkivät toisiaan. 
 + 
 +Protoneiden varaus on positiivinen (+) ja elektronien negatiivinen (-). Neutroneilla ei ole sähköistä varausta. Atomin positiivisesti varautunut ydin vetää negatiivisesti varautuneita elektroneita puoleensa. Elektronien liike ja vetovoima ytimeen saa aikaan sen, että **elektronit kiertävät atomin ydintä** hieman samaan tapaan kuin maa kiertää aurinkoa. Todellisuudessa elektronin liike atomin ympäri on paljon monimutkaisempaa kuin planeettojen liike, mutta joka tapauksessa elektronit liikkuvat atomin ytimen ympärillä. 
 +===== Elektronikuoret (Bohrin atomimalli) ===== 
 + 
 +[{{ :kemia:atomi-cl-ja-c.png?300|Hiiliatomilla on 6 elektronia. Ensimmäisellä elektronikuorella on 2 elektronia, toisella kuorella loput 4. Klooriatomilla on 17 elektronia. Ensimmäisellä elektronikuorella on 2 elektronia, toisella kuorella 8 ja kolmannella kuorella loput 7.}}] 
 + 
 +Atomin rakennetta kuvataan erilaisilla malleilla. Yksi malleista on Bohrin atomimalli. 
 + 
 +Kaikki elektronit eivät kierrä atomin ydintä samalla etäisyydellä. Bohrin atomimallissa elektronien liikkumista ytimen ympärillä on yksinkertaistettu, jotta perusilmiöiden ymmärtäminen olisi helpompaa. Bohrin atomimallissa elektronit jakautuvat atomissa **elektronikuorille**. Jokaiselle kuorelle mahtuu vain tietty määrä elektroneja. Ensimmäinen kuori on lähinnä atomin ydintä, ja sille mahtuu vain kaksi elektronia. Toinen elektronikuori on kauempana, joten sille mahtuu elektroneitakin enemmän, 8 kappaletta. 
 + 
 +^Elektronikuori^Kuorelle mahtuvat elektronit| 
 +|1|2| 
 +|2|8| 
 +|3|18| 
 +|4|32|
  
-Atomin ydintä kiertää elektronit. Elektronit kiertävät ydintä epäsäännöllisellä etäisyydellä ja nopeudella elektroniverhoksi nimetyllä alueella. Elektroneita on atomeilla yleensä sama määrä kuin protoneitakin: esimerkiksi vedyllä elektroneita on yksi ja raudalla 26, sillä myös protoneita on yhtä monta. Kaikki elektronit eivät kuitenkaan ole samalla etäisyydellä.+===== Miten suuri atomi on? =====
  
-Atomiytimen ympärillä sijaitsee protoneihin nähden sama määrä elektroneja (e−), joiden todennäköistä sijaintia kuvastaa teoreettinen todennäköisyysjakauma. Elektronit eivät kulje ympyräradalla, eikä edes jatkuvaa käyrää pitkin, niillä ei ole määriteltyä kulmanopeutta, eikä hetkellistä nopeutta. Elektroni ei sanan varsinaisessa merkityksessä siten "liiku" tai "kierrä" lainkaan vaan "on olemassa" tietyssä pisteessä tietyllä hetkellä, todennäköisyydellä ja etäisyydellä atomiytimestä.[3]+<html><iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/yQP4UJhNn0I" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe></html>
  
-Saman alkuaineen kaikissa atomeissa on yhtä monta protonia. Protonien lukumäärä on samalla alkuaineen järjestysluku jaksollisessa järjestelmässä. Saman alkuaineen atomeilla voi kuitenkin olla eri määrä neutroneja ja sen mukaisesti eri massaluku. Tällä tavalla toisistaan eroavia atomeja sanotaan alkuaineen eri isotoopeiksi. Saman alkuaineen eri isotooppien kemialliset ominaisuudet ovat samanlaisia, mutta ne voivat erota esimerkiksi radioaktiivisuutensa puolesta.+==== Osaatko? ====
  
-Atomin ydin määrää siis alkuaineen, mutta elektroniverho sen, millaisia ioneja ja yhdisteitä voi syntyä. Elektroniverhossa ovat mahdollisia vain tietyt muutokset, jotka määräytyvät elektronien energiatilan mukaan. Kaikista vakaimmat ja vähiten reagoivat alkuaineet ovat jalokaasut, koska niillä on 8 elektronia uloimmalla kuorellaan, eli ne ovat oktetissa.+  - Litiumilla on kolme protonia. 
 +    - Montako elektronia sillä on? 
 +    - Monelleko elektronikuorelle elektronit ovat jakautuneet? 
 +    - Montako elektronia on sen uloimmalla kuorella? 
 +  - Alumiinilla on 13 protonia. 
 +    - Montako elektronia sillä on? 
 +    - Piirrä alumiinin elektronirakenne. 
 +   
 +<hidden Näytä vastaukset> 
 +  - Litiumilla on kolme protonia 
 +    - 3  
 +    - kahdelle 
 +    - 1 
 +  - Alumiinilla on 13 protonia. 
 +    - 13 
 +    - {{:kemia:atomi-al.png?200}} 
 +</hidden> 
  
-Elektronit jakaantuvat eri pääkvanttitasoille eli elektronikuorille. Ytimestä ulospäin tasot ovat joko 1, 2, 3, 4, 5, 6 ja 7 tai vaihtoehtoisesti K-, L-, M-, N-, O-, P- ja Q-tasot. Elektroneja mahtuu ensimmäiselle eli K-tasolle vain kaksi kappaletta. Toiselle energiatasolle mahtuu 8 elektronia, kolmannelle tasolle 18 kappaletta, neljännelle 32 kappaletta, viidennelle 50 kappaletta, kuudennelle 72 kappaletta ja seitsemännelle 98 kappaletta. Q-taso on ytimestä katsottuna etäisin, jossa minkään nykyisin tunnetun alkuaineen atomilla on perustilassa elektroneja. Elektronien maksimilukumäärä yhdellä energiatasolla voidaan laskea yksinkertaisella laskutoimituksella 2 · n², missä ’n’ korvataan tason järjestysluvulla. Näin teoreettisesti kuvitteelliselle kahdeksannelle tasolle mahtuvat elektronit lasketaan 2 · 8² = 128, eli kahdeksannelle tasolle mahtuisi teoriassa 128 elektronia. 
  
-Ioneja muodostuu, kun atomi tai kemiallinen yhdiste luovuttaa tai ottaa vastaan yhden tai useamman elektronin.