مروری بر اتم چیست؟
اتم
کوچکترین واحد تشکیل دهنده یک عنصر شیمیایی است
که خواص منحصر به فرد آن عنصر را حفظ میکند.
یا به عبارت دیگر میتوان گفت:
یک اتم ، کوچکترین جزء اصلی غیر قابل تقلیل یک سیستم شیمیایی میباشد.
بنابر این اتم
به عنوان کوچکترین واحدی در نظر گرفته میشود که
ماده را میتوان به آن تقسیم کرد
بدون اینکه اجزاء بارداری از آن خارج شود.
کلمه اتم ، از کلمه یونانی atomos ، غیر قابل تقسیم ،
که از a- ، بمعنی غیر و tomos، بمعنی برش ، ساخته شده است.
معمولا به معنای اتمهای شیمیایی یعنی
اساسی‌ترین اجزاء مولکولها و مواد ساده میباشد.
برای اولین بار توسط فیلسوفان یونانی مانند دموکریتوس،
لئوسیپوس و اپیکورینز
ولی بدون ارائه یک راه حل واقعی برای اثبات آن ، پیشنهاد شد.
سپس این مفهوم مسکوت ماند تا زمانیکه
در قرن 18 راجر بسکوویچ آنرا احیاء نمود
و بعد از آن توسط جان دالتون در شیمی بکار برده شد.
براساس نظریه بوسویچ ،
اتمها نقاط بی‌اسکلتی هستند که بسته به فاصله آنها از یکدیگر ،
نیروهای جذب کننده و دفع کننده بر یکدیگر وارد میکنند.
جان دالتون از نظریه اتمی برای توضیح چگونگی
ترکیب گازها در نسبتهای ساده ، استفاده نمود.
در اثر تلاش آمندو آواگادرو در قرن 19، دانشمندان توانستند
تفاوت میان اتمها و مولکولها را درک نمایند.
در عصر مدرن ، اتمها ، بصورت تجربی مشاهده شدند.
اتمها ، از طرق ساده ، قابل تفکیک نیستند،
اما باور امروزه بر این است که
اتم از ذرات کوچکتری تشکیل شده است.
قطر یک اتم ، معمولا میان 10pm تا 100pm متفاوت است.
اتم ابری الکترونی دارد که تشکیل‌شده از
الکترونها با بار الکتریکی منفی، که هستهٔ اتم را احاطه کرده‌است.
هسته نیز خود از پروتون که دارای بار مثبت است
و نوترون که از لحاظ الکتریکی خنثی است تشکیل شده است.
زمانی که تعداد پروتونها و الکترونهای اتم با هم برابر هستند
اتم از نظر الکتریکی در حالت خنثی یا متعادل قرار دارد
در غیر این صورت آن را یون مینامند که میتواند
دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی باشد.
یون چیست ؟
هنگامیکه بوسیله اتم ،
یک یا چند الکترون از یک اتم دیگر جدا میگردد،
یونها ایجاد میشوند.
یونها اتمهایی هستند که بعلت
عدم تساوی تعداد پروتو نها و الکترونها ،
دارای بار الکتریکی ویژه میشوند.
یونهایی که الکترونها را برمی‌دارند،
آنیون (anion) نامیده شده
و بار منفی دارند.
اتمی که الکترونها را از دست میدهد
کاتیون (cation) نامیده شده
و بار مثبت دارد.
البته کاتیونها وآنیونها
بعلت نیروی کولمبیک میان بارهای مثبت و منفی ،
یکدیگر را جذب مینمایند.
این جذب پیوند یونی نامیده میشود
و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است.
همانطور که گفته شد ،
پیوند کوالانسی در حالتی ایجاد میشود که در آن
الکترونها بطور یکسان میان اتمها به اشتراک گذارده میشوند،
درحالیکه پیوند یونی در حالی ایجاد میگردد که
الکترونها کاملا در انحصار آنیون قرار میگیرند.
بجز در موارد محدودی از حالتهای خیلی نادر ،
هیچکدام از این توصیف‌ها کاملا دقیق نیست.
در بیشتر موارد پیوندهای کووالانسی ،
الکترونها بطور نامساوی به اشتراک گذارده میشوند،
بطوریکه زمان بیشتری را صرف گردش
بدور اتمهای با بار الکتریکی منفی‌تر میکنند که منجر به
ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواص یونی میگردد.
بطور مشابهی ، در پیوندهای یونی ، الکترونها
اغلب در مقاطع کوچکی از زمان بدور اتم با بار الکتریکی مثبت‌تر میچرخند
که باعث ایجاد بعضی از خواص کووالانسی در پیوند یونی میگردد.
اتمها را میتوان با توجه به
تعداد پروتونها و نوترونهای در هسته اتم میتوان طبقه‌بندی کرد.
تعداد پروتون‌های اتم مشخص کننده :
نوع عنصر شیمیایی و تعداد نوترون‌ها مشخص‌کننده ایزوتوپ عنصر است.
ساده‌ترین اتم ، اتم هیدروژناست که عدد اتمی یک دارد
و دارای یک پروتون و یک الکترون میباشد.
این اتم در بررسی موضوعات علمی ،
خصوصا در اوایل شکل‌گیری نظریه کوانتوم ،
بسیار مورد علاقه بوده است.
واکنش شیمیایی اتمها بطور عمده‌ای وابسته به
اثرات متقابل میان الکترونهای آن میباشد.
خصوصا الکترونهایی که در خارجی‌ترین لایه اتمی قرار دارند،
به نام الکترونهای ظرفیتی ، بیشترین اثر را در واکنشهای شیمیایی نشان میدهند.
الکترونهای مرکزی
یعنی آنهایی که در لایه خارجی نیستند) نیز موثر میباشند،
ولی بعلت وجود بار مثبت هسته اتمی ، نقش ثانوی دارند.