τα άτομα, τα μόρια & τα ιόντα - τα δομικά σωματίδια της ύλης

Ποια είναι τα δομικά σωματίδια, δηλαδή τα τουβλάκια της ύλης;

Οι ουσίες αποτελούνται από  άτομα , μόρια , ιόντα .

Ας κάνουμε ένα σύντομο ταξίδι μέσα σε μια ουσία.

Με το βιονικό μας μάτι ας κοιτάξουμε στα εσώψυχα μιας από τις απλούστερες ουσίες – ένα αέριο , το ήλιο He .

Zουμάρουμε – ζουμάρουμε και αρχίζουμε να βλέπουμε κάποιες  μπαλίτσες να τρέχουν πέρα δώθε σαν τρελές  με μεγάλες ταχύτητες , άλλες  πιο γρήγορα  και άλλες πιο αργά –  τα δομικά σωματίδια των αερίων

είναι σχετικά σε μεγάλες αποστάσεις μεταξύ τους και κινούνται άτακτα με μεγάλες ταχύτητες  ,και γι αυτό τα αέρια ούτε σταθερό σχήμα ,ούτε σταθερό όγκο έχουν #. Αυτά τα δομικά σωματίδια – μπαλίτσες  έχουν διάμετρο λίγα Άνγκσρομ ( 1 Α = 0,1 nm / 1nm είναι 1 δισεκατομμυριοστό  του μέτρου ) λέγονται άτομα . Τα ονόμασε ο Δημόκριτος  από παλιά  έτσι , γιατί πίστευε ότι δεν διαιρούνται . Υπάρχουν 118 είδη ατόμων, όσα δηλαδή είναι και τα είδη των στοιχείων.

Μπαίνουμε μέσα σε ένα άτομο He και τι διαπιστώνουμε ; Ότι το άτομο είναι κούφιο . Είναι σχεδόν κενό . Ζουμάρουμε-ζουμάρουμε και τελικά στο κέντρο βλέπουμε κάτι σαν κουκούτσι ,τον πυρήνα , ο οποίος έχει 10000 φορές μικρότερη διάμετρο από το άτομο. Πλησιάζουμε και μπαίνουμε μέσα στον πυρήνα . Και τι βλέπουμε ; Κάποιες άλλες  μικρότερες   μπαλίτσες , τα νουκλεόνια. Αυτά είναι δύο ειδών, τα πρωτόνια p και τανετρόνια n , τα οποία μεταξύ μας συνεχώς μεταλλάσσονται (;) . Τα πρωτόνια έχουν 1 θετικό στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο(+1), ενώ τα νετρόνια δεν έχουν ηλ.φορτίο-είναι ηλ.ουδέτερα. Το πλήθος των πρωτονίων το αποκαλούμε ατομικό αριθμό(Ζ) και το πλήθος όλων των νουκλεονίων το αποκαλούμε μαζικό αριθμό (Α). Καταλαβαίνετε πως όταν κάποιο άτομο δεν έχει νετρόνια, τότε Ζ=Α. Αυτοί οι δύο αριθμοί είναι η ταυτότητα του κάθε ατόμου.

Τα  p  και τα n  είναι αδρόνια . Ζουμάρουμε σε ένα πρωτόνιο ή σε ένα νετρόνιο . Τι θα δούμε;  Κάποια μικρότερα σωμάτια, τρία συγκεκριμένα ,τα κουάρκ .

Αυτά  γ ε ν ι κ ά είναι έξι ειδών : τα παράξενα ,τα χαριτωμένα , τα κορυφή , τα πάτος , τα πάνω  , τα κάτω . Στο σχηματισμό όμως των νουκλεονίων συμμετέχουν μόνο δύο, τα πάνω(u) και τα κάτω(d).

Αρκετά όμως  με τον πυρήνα, ο οποίος φυσικά είναι θετικά φορτισμένος. . Για να βγούμε έξω από αυτόν και να ψάξουμε για κάτι άλλο .

Κοιτάμε από εδώ ,κοιτάμε από εκεί , τίποτα . Ας κοιτάξουμε λίγο πιο προσεκτικά !

Εύρηκα ,εύρηκα ! Να , 2  μικρές  μπαλίτσες ( στο άτομο του ηλίου είναι 2 ).  Αυτές είναι όσα είναι και τα πρωτόνια !

Είναι  λ ε π τ ό ν ι α , και συγκεκριμένα  ηλεκτρόνια e τα οποία έχουν 1 αρνητικό στοιχειώδες ηλ.φορτίο. Τι τρέχει με αυτά ;

Αυτά περιφέρονται σε συγκεκριμένες αποστάσεις γύρω από τον πυρήνα . Τα συναντάμε σε συγκεκριμένες σφαιρικές επιφάνειες , τις στιβάδες . Οι στιβάδες  είναι  7 στην συνήθη ( θεμελιώδη ) κατάσταση .

Από κάτω βλέπεις πως παριστάνουν το ίδιο άτομο, το άτομο άνθρακα με 6 p, 6n στον πυρήνα του και 6e σε 2 στοιβάδες του:

#Στα υγρά ,τα δομικά σωματίδια είναι λιγότερο κινητικά και γλιστρούν το καθένα γύρω από τα γειτονικά του – γι αυτό     τα υγρά έχουν σταθερό όγκο και μεταβλητό σχήμα . Στα στερεά , τα δομικά σωματίδια είναι σχεδόν ακίνητα και απλά πάλλονται – γι αυτό τα στερεά έχουν και σταθερό όγκο και σταθερό σχήμα .

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Σε αρκετά στοιχεία συναντάμε <<αδελφά>> άτομα που διαφέρουν στα νετρόνια και επομένως και στη μάζα. Αυτά τα λέμε ισότοπα . Έτσι άλλα άτομα ηλίου έχουν 1 και άλλα 2 νετρόνια .  Άλλα πάλι άτομα υδρογόνου δεν έχουν νετρόνια (πρώτια) , άλλα όμως έχουν 1 (δευτέρια) και άλλα 2 νετρόνια (τρίτια) . Τα ισότοπα έχουν ίδιο Ζ και διαφορετικό Α.
Να σκεφτείτε ενώ θεωρούμε ότι υπάρχουν 118 είδη ατόμων, τα είδη των ισοτόπων είναι περισσότερα από 3000!!

Εδώ βλέπεις τα 3 ισότοπα του υδρογόνου – το πρώτιο, το δευτέριο και το τρίτιο:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα ( το συνολικό θετικό ηλεκτρικό φορτίο των πρωτονίων είναι ίδιο με το συνολικό αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων ) .  Τα άτομα είναι σχεδόν  κενά-κούφια , αόρατα , άχρωμα , άγευστα , άοσμα .

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Τα άτομα κάποιες φορές παραμένουν ελεύθερα, ανεξάρτητα. Πολλές φορές όμως ενώνονται και σχηματίζουν συγκροτήματα ατόμων, που τα λέμε μόρια.   Φυσικά τα μόρια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα.

Άλλες πάλι φορές τα άτομα αποκτούν ηλεκτρικό φορτίο και μετατρέπονται σεκατιόντα(+) και σε ανιόντα(-) . Το συμβαίνει όταν τα άτομα αποβάλλουν ή προσλάβουν e.