Struktura atomu

Atom i promieniowanie elektromagnetyczne

Podstawowe cząstki subatomowe

Liczba protonów, neutrony i elektrony w atomie można określić z zestawu prostych reguł.

• Liczba protonów w jądrze atomu jest równa liczbie atomowej (Z).
• Liczba elektronów w neutralnym atomie jest równa liczbie protonów.
• Liczba masowa atomu (M) jest równa sumie liczby protonów i neutronów w jądrze.
• Liczba neutronów jest równa różnicy między liczbą masową atomu (M) a liczbą atomową (Z).

Przykłady: Niech „s określ liczbę protonów, neutronów i elektronów w następujących izotopach.

Różne izotopy pierwiastka to identyfikowane przez wpisanie liczby masowej atomu w lewym górnym rogu symbolu dla pierwiastka. 12C, 13C i 14Care izotopy węgla (Z = 6) i dlatego zawierają sześć protonów. Jeśli atomy są neutralne, muszą również zawierać sześć elektronów. Jedyną różnicą między tymi izotopami jest liczba neutronów w jądrze.

12C: 6 elektronów, 6 protonów i 6 neutronów

13C: 6 elektronów, 6 protonów i 7 neutronów

14C: 6 elektronów, 6 protonów i 8 neutów rons

Promieniowanie elektromagnetyczne

Wiele z tego, co wiemy o budowie elektronów w atomie, uzyskano poprzez badanie interakcji między materią a różnymi formami promieniowania elektromagnetycznego. ma pewne właściwości zarówno cząstki, jak i fali.

Cząstki mają określoną masę i zajmują przestrzeń. Fale nie mają masy, a mimo to przenoszą energię podczas podróży w przestrzeni. Oprócz zdolności przenoszenia energii, fale mają inne charakterystyczne właściwości: prędkość, częstotliwość, długość fali i amplitudę. Częstotliwość (v) to liczba fal (lub cykli) na jednostkę czasu. Częstotliwość awave jest podawana w jednostkach cykli na sekundę (s-1) lub hercach (Hz).

Wyidealizowany rysunek fali na poniższym rysunku ilustruje definicje amplitudy i długości fali. Długość fali (l) to najmniejsza odległość między powtarzającymi się punktami na fali. Amplituda fali to odległość między najwyższym (lub najniższym) punktem na fali a środkiem ciężkości fali.

Jeśli zmierzymy częstotliwość (v) fali w cyklach na sekundę i długość fali (l) w metrach, iloczyn tych dwóch liczb to metry na sekundę. Iloczyn częstotliwości (v) pomnożonej przez długość fali (l) fali jest zatem prędkością (prędkościami), z jaką fala przemieszcza się w przestrzeni.

vl = s

Światło i inne formy promieniowania elektromagnetycznego

Światło jest falą zarówno elektryczną, jak i komponenty magnetyczne. Jest to zatem forma promieniowania elektromagnetycznego.

Światło widzialne zawiera wąskie pasmo częstotliwości i długości fal w części widma elektromagnetycznego, którą mogą wykryć nasze oczy. Obejmuje promieniowanie o długościach fal od około 400 nm (fiolet) do 700 nm (czerwień). Ponieważ jest falisty, światło jest zgięte, gdy wpada do szklanego pryzmatu. Kiedy światło białe skupia się na pryzmacie, promienie światła o różnych długościach fal są wyginane w różnych ilościach, a światło jest przekształcane w spektrum kolorów. Zaczynając od strony widma, gdzie światło jest zaginane pod najmniejszym kątem, kolory są czerwone, pomarańczowe, żółte, zielone, niebieskie i fioletowe.

Jak widać na poniższym diagramie, energia przenoszona przez światło wzrasta w miarę przechodzenia od czerwieni do niebieskiego przez widmo widzialne.

Ponieważ długość fali promieniowania elektromagnetycznego może sięgać nawet 40 m lub nawet 10-5 nm, widmo widzialne jest tylko niewielka część całkowitego zakresu promieniowania elektromagnetycznego.

Widmo elektromagnetyczne obejmuje fale radiowe i telewizyjne, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie, g- promienie i promienie kosmiczne, jak pokazano na powyższym rysunku. Wszystkie te różne formy promieniowania przemieszczają się z prędkością światła (c), różnią się jednak częstotliwościami i długościami fal. Iloczyn częstotliwości pomnożonej przez długość fali promieniowania elektromagnetycznego jest zawsze równy prędkości światła.

vl = c

W rezultacie promieniowanie elektromagnetyczne o dużej długości fali ma niską częstotliwość, a promieniowanie o wysokiej częstotliwości ma krótką długość fali.