L’estructura de l’àtom.

Les partícules subatòmiques:

L’àtom no és una bola massisa i indivisible. Els àtoms estan composats per tres tipus de partícules subatòmiques.

La relació entre aquestes són les que confereixen a un àtom les seves característiques:

• Electrons, tenen càrrega negativa i són les més lleugeres.

• Protons, tenen càrrega positiva i són unes 1836 cops més pesats que els electrons.

• Neutrons, no tenen càrrega elèctrica i pesen aprox. el mateix que els protons.

Model actual:

La imatge que tenim del àtom, és la d'un electró o dos volant al voltant d'un nucli com planetes al voltant del sol. De fet els electrons no s'assembles res a planetes orbitant, sinó més aviat a les aspes d'un ventilador que gira aconseguint d'emplenar simultàniament cada tros d'espai de les seves òrbites, però amb la diferència fonamental que les aspes del ventilador només sembles estar i els electrons hi són.

En cada àtom hi ha tres tipus de partícules elementals: protons, electrons i neutrons.

En l'àtom distingim dues parts: el nucli i l'escorça:

• El nucli atòmic és la part central d'un àtom, on es concentra aproximadament el 99.99% de la massa total i té càrrega positiva. Està format per partícules amb càrrega positiva, els protons, i partícules que no posseeixen càrrega elèctrica, és a dir són neutres, els neutrons (denominats nucleons) que es mantenen units per mitjà de la interacció nuclear forta.

• L'escorça és la part exterior de l'àtom. En ella es troben els electrons, amb càrrega negativa.

  • Els àtoms són elèctricament neutres, degut al fet que tenen igual nombre de protons que d'electrons.

  • Els electrons es mouen al voltant del nucli, el seu comportament es pot descriure com una ona.

  • No es possible descriure la trajectòria de l'electró. No segueixen òrbites sibnó que estan descrits per orbitals.

    • Orbital atòmic: defineix la probabilitat de trobar un electró en una regió de l'espai. En cada orbital no pot haver-hi més de dos electrons

• • • A cada nivell hi ha un nombre determinat de subnivells, anomenats s, p, d o f.

      • Al subnivell s: hi caben un màxim de 2 electrons.

    • Al subnivell p: hi caben un màxim de 6 electrons.

      • Al subnivell d: hi caben un màxim de 10 electrons.

    • Al subnivell f: hi caben un màxim de 14 electrons.

• • Distribució d'orbitals i d'electrons per als quatre primers nivells d'energia

Animació àtoms

Dimensions atòmiques

La grandària o volum exacte d'un àtom és difícil de calcular, ja que els núvols d'electrons no conten amb vores definides, però pot estimar-se que el nucli d'un àtom és prop de 100.000 vegades menor que l'àtom mateix, i no obstant això, concentra pràcticament el 100% de la seva massa.

Per a efectes de comparança, si un àtom tingués la grandària d'un estadi, el nucli seria de la grandària d'una puça col·locada en el centre, i els electrons, com partícules de pols agitades pel vent al voltant dels seients.

Què manté unides les partícules a l’àtom ?

Els electrons de l’escorça es mantenen units a l’àtom a través de les forces electromagnètiques (hi ha una força atractiva entre el nucli, amb càrrega positiva i els electrons amb càrrega negativa)

El nucli és molt petit, però molt dens i els àtoms són principalment un espai buit Quan dos objectes es toquen en el món real (Ex. dues boles de billar), el que passa és que els camps elèctrics de les dues boles es repel·leixen entre ells....Quan seus en una cadira, realment no estàs assegut, sinó levitant-hi per sobre a una alçada d'un angstrom, amb els teus electrons i els seus oposant-se.

I el nucli ?

La força nuclear forta és la responsable de mantenir units als nucleons (protó i neutró) que coexisteixen en el nucli atòmic, vencent a la repulsión electromagnètica entre els protons que posseïxen càrrega elèctrica del mateix signe (positiva) i fent que els neutrons, que no tenen càrrega elèctrica, romanguin units entre si i també als protons.

Els efectes d'aquesta força d'interacció només s'aprecien a distàncies molt petites (menors a 1 fm), de la grandària dels nuclis atòmics i no es perceben a distàncies majors a 1 fm. A aquesta característica se li coneix com ésser de curt abast, en contraposició amb la força gravitatòria o la força electromagnètica que són de llarg abast (realment l'abast d'aquestes dues és infinit).

I els protons i neutrons ?

Els protons es componen de dos quarks up i un quark down , els quals també estan units per la força nuclear forta gràcies als gluons.

El 1932 J. Chadwick va descobrir el neutró.

Un neutró està format per dos quarks down i un quark up. Fora del nucli atòmic és inestable i té una vida mitja d'uns 15 minuts emetent un electró i un antineutrí per a convertir-se en un protó.

El neutró és necessari per a l'estabilitat de gairebé tots els nuclis atòmics (l'única excepció és l'hidrogen), ja que interacciona fortament atraient-se amb els protons, però sense repulsió electrostàtica.

Activitats