Embedded Files
Zein da materiaren izaera? Ba al da materia-unitaterik?
Zein da materiaren izaera? Ba al da materia-unitaterik?
Atomoa materia eratzen duten oinarrizko partikula da, materiak ager dezakeen partikularik bakunena.
Leuzipo greziar filosofoak eta haren ikaslea Demokritok teoria atomista aldeztu (defendatu) zuten K.a. V. eta VI. mendeetan. Teoria horren arabera materia atomo izeneko partikula txiki eta zatiezinez osatutik dago. Garai hartan, beste greziar filosofo batzuek, Platonek eta Aristotelesek esaterako, aurkako teoriaren alde egin zuten: materia jarraitua dela eta atal txikiagotan zati daiteke, infinituraino.
Platonek eta Aristotelesek ospe handiagoa zutenez, haien teoriak gainerakoak baino fidagarriago eta egokiagotzat hartu zuten XVIII. menderarte. Orduan, Antoine Lavoisier frantziar zientzilariak eta John Dalton britaniar zientzilariak zenbait esperimentu egin zituzten laborategian eta materia atomoz osaturik dagoela frogatu zuten.
1803. urtean Dalton-ek materiaren eraketaren inguruko teoria bat proposatu zuen, Daltonen teoria. Teoria hau bost puntu hauetan oinarritzen da:
- Materia atomoz osaturik dago, hau da, partikula zatiezin eta suntsiezinez.
- Elementu kimiko baten atomo guztiek masa eta propietate berberak dituzte.
- Elementu desberdinetako atomoek masa eta propietate desberdinak dituzte.
- Konposatuak zenbait elementuren atomoak konbinatuz sortzen dira. Mota bakoitzeko atomo kopurua zenbakizko erlazio konstante eta sinple baten bidez adierazten da.
- Erreakzio kimikoetan atomoak konbinatzen dira; atomoak ez dira desegiten ezta beste atomo mota batean bihurtzen.
Teoria horren bidez, garai hartan aurkitutako lege esperimental ugari justifikatu nahi zuen, besteak beste, lege ponderalak edo haztapen legeak.
Baina... Daltonen teoria ez zen erabat zuzena >>>>>>>>>>>>>>
Beraz, XIX. mendearen hasieran hau zen zientziaren egoera:
- materia atomo izeneko partikulaz osatuta dago.
- materiak karga elektrikoak jaso edo aska ditzake.
Baina, atomoen parte al dira karga elektrikoak?
Atomoa osatzen duten partikulak
Atomoa osatzen duten partikulak
XIX. mendearen hasieran John Dalton kimikariak atomoak zatiezinak zirela zioen, baina geroago, zenbait esperimentu egin ondoren, atomoaren portaera elektrikoa eta materiaren propietate elektrikoak baldintzatzen zuten partikula txikiagoak zirela aipatu zituen: elektroiak.
Thomsonen esperimentua
Thomsonen esperimentua
1897. urtean, deskarga hodietan zenbait esperimentu egin ondoren, Joseph John Thomson fisikariak (Fisikako Nobel Saria 1906an), elementu kimikoen atomoetan karga elektriko negatiboa duen partikula aurkitu zuen: elektroia.
Deskarga-hodiek karga positibodun xafla eta karga negatibodun xafla dute. Xaflen artean korronte elektrikoa igaroaraztean argi izpi bat sortzen da. Xafla positiboak (anodoa) izpia erakartzen zuenez, izpia karga negatibodun partikulaz, hau da, elektroiez, osaturik zegoela ondorioztatu zuen.
Izpiaren partikulak aztertzerakoan, partikulak beti berdinak zirela ikusi zuen, hodiaren barnean zegoen gasa edozein izanik ere. Beraz, atomo guztien barnean elektroi bat edo bat baino gehiago daudela ondorioztatu zuen.
Millikan-en esperimentua
Millikan-en esperimentua
1909. urtean Robert Andrews Millikan estatubatuar fisikariak (Fisikako Nobel Saria 1923an) elektroien karga (1,66.10-27 C) eta masa (9,11.10-31 kg) neurtu zituen. Horretarako esekiduran zeuden olio tantak erabili zituen eta tanta horien karga neurtu zuen; orduan, tanta guztien kargak oinarrizko karga baten multiploak zirela aurkitu zuen, elektroien kargarenak (1,66.10-27 C).
Materia neutroa da, beraz, karga negatibodun partikulak badituzte, karga positibodun partikulak ere izan behar dituzte, atomo bakoitzak partikula positibodun eta negatibodun kopuru bera izan dezan. Ernest Rutherford fisikariak (Kimikako Nobel Saria 1908an) protoiak aurkitu zituen; elektroien karga berbera dute baina positiboa eta masa hautemangarria, elektroiena baino 1840 aldiz handiagoa da.
Protoien bidez soilik ez zen masa atomiko osoa lortzen; izan ere, elektroiek masa arbuiagarria dute. Nondik dator, beraz, atomoaren masaren gainerakoa? 1931. urtean James Chadwick fisikariak (Fisikako Nobel Saria jaso zuen 1935ean) atomoetan beste partikula bat dagoela aurkitu zuen: neutroia. Ez du karga elektrikorik, baina protoien antzeko masa du.
Partikulen karga eta masa, beraz:
Eskala atomikoan: 1u = 1,66.10-27 kg eta 1e = 1,6.10-19 C. Orduan:
Laburbilduz, atomo guztietan hiru partikula desberdin daude: elektroiak, protoiak eta neutroiak.
- Elektroiak (e-) Thomson-ek aurkitu zituen. Karga negatiboa dute eta oso masa txikia, arbuigarria.
- Protoiak (p+) Rutherford-ek aurkitu zituen. Elektroien karga berbera dute baina positiboa eta masa elektroiena baino 1840 aldiz handiagoa da.
- Neutroiak (n) Chadwick-ek aurkitu zituen. Protoien antzeko masa dute baina ez dute kargarik
Protoiak eta neutroiak atomoaren nukleoan kokatzen dira eta elektroiak atomoaren azalean. Nukleoak atomoaren ia masa guztia biltzen du eta azala energia desberdineko geruzez osaturik dago.
Atomo guztiak elementu kimikoren batenak dira: oxigeno (O) elementuaren atomoak, hidrogeno (H) elementuaren atomoak...
Gaur egun, atomoetan partikula txikiagoak daudela dakigu, quark izenekoak, eta haiek protoiak eta neutroiak osatzen dituzte. 1964. urtean quark eredua proposatu zen; honen arabera, materiaren oinarrizko osagaiak bi dozena partikula dira eta bi taldetan bana daitezke: leptoiak eta quarkak.
Notazioa: Z eta A
Notazioa: Z eta A
Atomoak adierazteko elementuaren ikurra eta bi zenbaki erabiltzen dira honako adierazpena erabiliz:
- Zenbaki atomikoa edo atomo-zenbakia (Z) atomo batek dituen protoien kopurua da. Beraz, Z protoi kopurua adierazten du. Atomo neutroetan protoi kopurua eta elektroi kopurua berbera da. Hortaz, Z ikurrak elektroi kopurua ere adierazten du atomo neutroetan.
- Zenbaki masiko edo masa-zenbakia (A) nukleoko neutroien eta protoien batura da. Beraz, A protoi eta neutroi kopurua adierazten du.
Bi zenbaki horien bidez atomoei buruzko datu asko jaso ditzakegu. Adibidez:
Isotopoak
Isotopoak
Elementu kimiko baten atomo guztiek protoi kopuru bera dute (protoi kopuruak zehazten baititu atomoen ezaugarri kimikoak, baina neutroi kopuru desberdina izan dezakete. Protoi kopuru bera eta neutroi kopuru desberdina duten atomoei isotopoak esaten zaie.
Protoi kopurua berbera denez zenbaki atomikoa (Z) bera da, baina neutroi kopurua desberdina denez zenbaki masikoa (A) desberdina da.
Elementu baten isotopo bat izendatzeko, izena eta atzean masa-zenbakia adierazten da.
Kloroaren (Z=17) isotopo nagusiak, adibidez, kloro-35 (Cl-35) eta kloro-37 (Cl-37) dira eta bere ezaugarriak hauek dira:
Hidrogenoaren isotopoak. Ia elementu kimiko guztiek isotopoak dituzte eta normalean elementu baten isotopo guztiek izen bera izaten dute. Hidrogenoa salbuespena da; izen berezia duten hiru isotopo ditu: protioa, deuterioa eta tritioa.
Elementu kimikoen masa atomikoa
Elementu kimikoen masa atomikoa
Masa atomikoa elementu jakin bateko atomo batek duen masa da, u-tan neurtuta (u=mau=masa atomikoaren unitatea).
IUPAC (Kimika Huts eta Aplikaturako Nazioarteko Batasuna) erakundeak masa atomikoaren unitatea (u) definitu du eta balioa zehaztu:
Definizioa 1 mau = 1u = 1/12 * m C-12
Balioa 1 mau = 1u = 1,66.10-27 kg
Adibidez: H 1,01u ; O 16,00u ; Na 22,99 u ; Cl 35,45 u
Normalean elementu baten masa atomikoa zenbaki masikoaren (A) antzekoa izaten da, nahiz eta hamartarra izan. Hori isotopoen ondorioz gertatzen da. Elementu kimiko gehienek isotopoak dituzte eta elementu kimiko baten masa atomikoa elementu horren atomo-ereduaren masa da.
Masa atomikoa kalkulatzeko bi datu hartu behar dira: isotopo bakoitzak duen zenbaki masikoa (A) eta naturan isotopo horren zer kantitate dagoen. Elementuaren batez besteko zenbaki masikoa lortzeko (masa atomikoarekin bat etorriko dena) batez besteko haztatua kalkulatu behar da. Elementu kimiko batek bi isotopo edo gehiago izan ditzake; isotopo guztien baturak 100 izan behar du.
Adibidea 1. Kloroak bi isotopo ditu. Lehenengoak 35 u-ko masa du eta naturan %76 da. Bigarrenak 37 u-ko masa du eta naturan %24 da. Zer masa atomiko du kloroak?
Ebazpena: Cl-ren batez besteko masa atomikoa = (35*76 + 37*27)/100 = 35,48 u
Adibidea 2. Naturan boroaren bi isotopo daude: B-10 eta B-11. Proportzio hauetan daude, hurrenez hurren, %19,6 eta %80,4. Kalkulatu boroaren masa atomikoa.
Ebazpena: Cu-ren batez besteko masa atomikoa = (10*19,6 + 11*80,4)/100 = 10,8 u
Adibidea 3. Kobreak bi isotopo ditu. Isotopo bat Cu-63 da eta naturan %69,1eko proportzioan dago. Beste isotopoak bi neutroi gehiago ditu. Zenbateko izango da kobrearen masa atomikoa?
Ebazpena: B-ren batez besteko masa atomikoa = [63*69,1 + 65*(100-69,1)]/100 = 63,618 u
Ioiak: katioiak eta anioiak
Ioiak: katioiak eta anioiak
Naturan badira atomoen tamainako beste partikula batzuk, baina karga elektrikoa dutenak. Partikula horiei ioi esaten zaie. Beraz, ioiak karga elektrikoa duten partikulak dira. Bi motatakoak izan daitezke: ioi positiboak (katioiak) eta ioi negatiboak (anioiak).
- Atomo neutro batek elektroiak galtzen dituenean X-ne --> Xn+, karga positiboa hartzen du (karga positibo gehiago ditu negatiboak baino) eta ioi positiboa edo katioia bihurtzen da.
- Atomo neutro batek elektroiak hartzen dituenean X+ne --> Xn-, karga negatiboa hartzen du (karga negatibo gehiago ditu positiboak baino) ioi negatiboa edo anioia bihurtzen da.
Adibidez: kaltzio atomoak 2 elektroi galdu ohi ditu konposatuak osatzen dituenean, 2+ kargadun katioia bihurtuz; kloro atomoa, aldiz, elektroi bat jasotzen du konposatuak osatzen dituenean eta 1- kargadun anioia bihurtzen da.
Z
A
Protoi kopurua
Elektroi kopurua
Neutroi kopurua
atomoa
20
40
20
20
20
kaltziokatioia
20
40
20
18
20
atomoa
17
35
17
17
18
kloroanioia
17
35
17
18
18
Ioiak adierazteko jatorrizko elementuaren ikurra erabiltzen da; eskuinean goi indize baten bidez karga kopurua adierazten da lehenengo eta gero karga horien zeinua (positiboak ala negatiboak).
Sarritan, konposatu bat osatzeko zenbait elementu kimikoren atomoak konbinatzen direnean, elektroiak galtzea edo irabaztea gertatzen da. Hori gertatzen denean, atomoek neutro izateari uzten diote eta karga hartzen dute; atomoak ioi bihurtzen dira.
Google Sites
Report abuse