Tiede

Atomin rakenne — Koko ja massa

Kun atomijärjestelmä siirtyy kahden sallitun energiatilan välillä, fotonin energia on ΔE=hν. Tietyt spektriviivat osoittavat, etteivät sidotut elektronienergiat ole mielivaltaisia. Spektroskopia antaa siksi suoraa tietoa elektronirakenteesta.

Koko ja massa

Kun atomijärjestelmä siirtyy kahden sallitun energiatilan välillä, fotonin energia on ΔE=hν. Tietyt spektriviivat osoittavat, etteivät sidotut elektronienergiat ole mielivaltaisia. Spektroskopia antaa siksi suoraa tietoa elektronirakenteesta.

Protonit, neutronit ja elektronit

Bohrin malli auttaa hahmottamaan vetyä, mutta monielektroniset atomit vaativat Schrödingerin yhtälöä, Paulin periaatetta ja elektronien välisiä vuorovaikutuksia. Tarkassa kuvauksessa tarvitaan myös relativistisia korjauksia erityisesti raskaille alkuaineille.

Ytimen koossapysyminen

Rutherfordin sirontakokeet osoittivat, että positiivinen varaus ja lähes koko massa ovat pienessä ytimessä. Myöhemmät elektronisironta- ja spektroskopiakokeet tarkensivat ydinkokoa ja elektronitiloja. Atomin rakenne ei siis perustu vain mallikuvaan, vaan eri mittaukset testaavat sen eri osia.

Elektronien kvanttitilat

Kun natrium menettää 3s-elektronin, Na⁺ on edelleen natriumia, koska ytimessä on yhä 11 protonia. Kemiallinen käyttäytyminen voi muuttua voimakkaasti, vaikka alkuaineen identiteetti ei muutu. Tämä erottaa elektroniset reaktiot ydinreaktioista.

Atomin rakenneA = Z + N

Koko ja massa

Elektronipilven “koko” ei tarkoita, että elektroni olisi suurimman osan ajasta tietyllä pallopinnalla. Orbitaalin todennäköisyys on kolmiulotteinen ja jatkuva, ja eri mittarit voivat määritellä atomisäteelle hieman eri arvon.

Bohrin malli auttaa hahmottamaan vetyä, mutta monielektroniset atomit vaativat Schrödingerin yhtälöä, Paulin periaatetta ja elektronien välisiä vuorovaikutuksia. Tarkassa kuvauksessa tarvitaan myös relativistisia korjauksia erityisesti raskaille alkuaineille.