چگونه یک اتم بسازیم؟

در این مطلب می خواهیم قدم به قدم با تشکیل اتم هایی با اعداد اتمی 1 تا 20 آشنا شویم. خواهید دید که مکان الکترون ها، پروتون ها و نوترون ها در کدام قسمت اتم باید باشد، تعداد آن ها برای هر اتم مشخص چه مقدار باشد و این که چگونه می توان مدل اتمی بوهر را با این فلش به طور تجربی درک کرد.

همان طور که اشاره شد اتم از هسته و الکترون ها تشکیل شده است. جرم اصلی اتم در هسته قرار دارد؛ فضای اطراف هسته معمولا فضای خالی می‌باشد. هسته از پروتون (که بار مثبت دارد)، و نوترون (که بار خنثی دارد) تشکیل شده است. الکترون نیز بار منفی دارد. این سه ذره عمری طولانی داشته و در تمامی اتم‌های معمولی که به صورت طبیعی تشکیل می‌شوند یافت می‌شود. به جز این سه ذره، ذرات دیگری نیز در ارتباط با آن ها ممکن است موجود باشد؛ می‌توان این ذرات دیگر را با صرف انرژی زیاد نیز تولید کرد ولی معمولا این ذرات زندگی کوتاهی داشته و از بین می‌روند.

اتم‌ها مستقل از این که چند الکترون داشته باشند (3 تا یا 90 تا)، همه تقریباً یک اندازه دارند. به صورت تقریبی اگر 50 میلیون اتم را کنار هم روی یک خط بگذاریم، به اندازه یک سانتی متر می‌شود. به دلیل اندازه کوچک اتم ها، آن ها را با واحدی به نامآنگستروم که  برابر  ^{10 -} 10 متر است می‌سنجند.

اکثر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی یک ماده به ترکیب پروتون- نوترون هسته مربوط است. تعداد پروتون ها در یک هسته، عدد اتمی (Z) نام دارد و خصوصیات شیمیایی اتم را کنترل می کند. هر عدد اتمی با عنصر شیمیایی متفاوتی متناظر است؛ تا کنون تقریبا  110 عنصر شیمیایی شناخته شده که با هسته هایی که شامل 1 تا 110 پروتون هستند، متناظرند.

هر اتم دارای ترازهای انرژی است. الکترون ها در این ترازهای انرژی جای می گیرند (البته مکان دقیق الکترون ها در ترازها معلوم نیست، این آزمایش فقط برای مفهوم دادن به اتم انجام می شود)، هر چه عدد اتمی عنصری کم باشد، امکان این که الکترون های این اتم را در فواصل نزدیک به هسته پیداکنیم، بیش تر خواهد بود.

بنابراین در فلش زیر خواهید دید که به عنوان مثال برای اتمی مانند بریلیوم نمی توان الکترون های 1 تا 4 را در هر جای ترازهای دایره ای در اطراف هسته قرار داد؛ بلکه این کار باید به ترتیب صورت گیرد. هر بار که شما اشتباهی در قرار دادن و یا تعداد الکترون ها و پروتون ها و نوترون ها مرتکب شوید، این خطا به شما اعلام خواهد شد.

برای انجام این آزمایش، هر تعداد الکترون یا پروتون یا نوترون که دوست دارید (البته از 1 تا 20) به مکان های دایره ای ترازهای دایره ای و یا داخل هسته بکشید. بسته به مقدار این ذرات، نوع عنصر و خنثی و یا یون بودن آن را مشاهده خواهید کرد.

هر بار که تعداد مکان های در نظر گرفته شده برای الکترون ها در دایره ها (ترازهای) اطراف هسته تمام شد، رنگ این ترازها از قرمز به آبی تغییر می کند و این نشان دهنده کامل شدن لایه برای این اتم خاص است.

دقت کنید که اتم خنثی به اتمی گفته می شود که تعداد الکترون ها و پروتون های آن برابر باشد، در غیر این صورت، با توجه به زیاد یا کم بودن الکترون در اتم، یون منفی یا مثبت برای اتم خواهیم داشت.

با استفاده از مفهوم اتم در کتاب شیمی خود نیز سعی کنید این مطلب را به طور کامل آزمایش کنید.