Atomi

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

Tehtävät

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

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 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

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)

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

Miten suuri atomi on?

<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>

Osaatko?

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.

Litiumilla on kolme protonia

3

kahdelle

1

Alumiinilla on 13 protonia.

13