Atomens struktur (Svenska)

Atomen och elektromagnetisk strålning

Grundläggande subatomiska partiklar

Antalet protoner, neutroner och elektroner i en atom kan bestämmas från en uppsättning enkla regler.

• Antalet protoner i atomens kärna är lika med atomnummer (Z).
• Antalet elektroner i en neutral atom är lika med antalet protoner.
• Atomens (M) massa är lika med summan av antalet protoner och neutroner i kärnan.
• Antalet neutroner är lika med skillnaden mellan atomens massa (M) och atomnumret (Z).

Exempel: Låt oss bestämma antalet protoner, neutroner och elektroner i följande isotoper.

De olika isotoperna för ett element är identifieras genom att skriva atomens massnummer i det övre vänstra hörnet av symbolen för elementet. 12C, 13C och 14Care isotoper av kol (Z = 6) och innehåller därför sexprotoner. Om atomerna är neutrala måste de också innehålla sexelektroner. Den enda skillnaden mellan dessa isotoper är då antalet neutroner i kärnan.

12C: 6 elektroner, 6 protoner och 6 neutroner

13C: 6 elektroner, 6 protoner och 7 neutroner

14C: 6 elektroner, 6 protoner och 8 neut rons

Elektromagnetisk strålning

Mycket av vad som är känt om strukturen hos elektronerna i en atom har erhållits genom att studera samspelet mellan materia och olika former av elektromagnetisk strålning. har några av egenskaperna hos både aparticle och en våg.

Partiklar har en bestämd massa och de upptar utrymme. Vinkar ingen massa och ändå bär de energi när de reser genom rymden. Förutom sin förmåga att bära energi har vågor fyra andra karakteristiska egenskaper: hastighet, frekvens, våglängd och amplitud. Frekvensen (v) är då antalet vågor (eller cykler) per tidsenhet. Frekvensen av awave rapporteras i enheter av cykler per sekund (s-1) eller hertz (Hz).

Den idealiserade ritningen av en våg i figuren nedan illustrerar definitionerna av amplitud och våglängd. Våglängden (l) är det minsta avståndet mellan upprepande punkter på vågen. Vågens amplitud är avståndet mellan den högsta (eller lägsta) punkten på vågen och vågens tyngdpunkt.

Om vi mäter frekvensen (v) för en våg i cykler per sekund och våglängden (l) i meter, produkten av dessa två siffror har enheterna meter per sekund. Produkten av frekvensen (v) gånger våglängden (l) för awave är därför hastigheten / hastigheterna med vilka vågen färdas genom rymden.

vl = s

Ljus och andra former av elektromagnetisk strålning

Ljus är en våg med både elektrisk och magnetiska komponenter. Det är därför en form av elektromagnetisk strålning.

Synligt ljus innehåller det smala frekvensbandet och våglängderna i den del av det elektromagnetiska spektrumet som våra ögon kan upptäcka. Den inkluderar strålning med våglängder mellan cirka 400 nm (violett) och 700 nm (röd). Eftersom det är vågigt böjs ljus när det går in i ett glasprisma. När vitljus fokuseras på ett prisma böjs ljusstrålarna med olika våglängder i olika mängder och ljuset omvandlas till ett spektrum av färger. Från och med sidan av spektrumet där ljuset böjs i minsta vinkel är färgerna röda, orange, gula, gröna, blåa och violetta.

Som vi kan se från följande diagram ökar energin som transporteras av ljuset när vi går från rött till blått över synligt spektrum.

Eftersom våglängden för elektromagnetisk strålning kan vara så lång som 40 m eller så kort som 10-5 nm är det synliga spektrumet endast en liten del av det totala spektrumet av elektromagnetisk strålning.

Det elektromagnetiska spektrumet inkluderar radio- och TV-vågor, mikrovågor, infrarött, synligt ljus, ultraviolett, röntgen, g- och kosmiska strålar, som visas i figuren ovan. Dessa olika former av strålning rör sig alla med ljusets hastighet (c). De skiljer sig emellertid i frekvenser och våglängder. Produkten av frekvensen gånger våglängden för elektromagnetisk strålning är alltid lika med ljusets hastighet.

vl = c

Som ett resultat har elektromagnetisk strålning som har en lång våglängd en låg frekvens, och strålning med en hög frekvens har en kort våglängd.