جرم و تعداد جرم اتمی

جرم

مقالات اصلی: جرم و تعداد جرم اتمی

اکثریت جرم یک اتم از پروتون ها و نوترون های تشکیل دهنده آن ناشی می شود. تعداد کل این ذرات (که "نوکلئون" نامیده می شوند) در یک اتم معین ، عدد جرمی نامیده می شود. یک عدد صحیح مثبت و بدون بعد است (به جای داشتن بعد جرم) ، زیرا بیانگر شمارش است. یک مثال برای استفاده از عدد جرمی "کربن 12" است که دارای 12 نوکلئون (شش پروتون و شش نوترون) است.

جرم واقعی یک اتم در حالت استراحت اغلب با دالتون (Da) بیان می شود ، واحد جرم اتمی واحد (u) نیز نامیده می شود. این واحد به عنوان دوازدهم جرم یک اتم خنثی آزاد کربن -12 تعریف می شود که تقریباً 107 − 66 66/1 کیلوگرم است. هیدروژن -1 (سبکترین ایزوتوپ هیدروژن که نوکلاید با کمترین جرم نیز هست) دارای وزن اتمی 1.007825 Da است. مقدار این عدد را جرم اتمی می نامند. یک اتم داده شده دارای جرم اتمی تقریباً برابر (در حدود 1٪) با تعداد جرم آن برابر واحد جرم اتمی است مهندسی (به عنوان مثال جرم نیتروژن -14 تقریبا 14 Da است) ، اما این عدد دقیقاً یک عدد صحیح نخواهد بود مگر ( طبق تعریف) در مورد کربن 12. [70] سنگین ترین اتم پایدار سرب -208 با جرم 207.9766521 Da است.

از آنجا که حتی عظیم ترین اتم ها نیز برای کار مستقیم با آنها بسیار سبک هستند ، شیمی دانان در عوض از واحد خال ها استفاده می کنند. یک مول اتم از هر عنصر همیشه تعداد اتمی یکسان دارد (حدود 1023 × 062.0). این عدد به این ترتیب انتخاب شده است که اگر جرم اتمی یک عنصر 1 u باشد ، یک مول از اتم های آن عنصر جرم نزدیک به یک گرم دارد. به دلیل تعریف واحد جرم اتمی واحد ، هر اتم کربن -12 دارای جرم اتمی دقیقاً 12 Da است و بنابراین یک مول از اتم های کربن -12 دقیقاً 0.012 کیلوگرم وزن دارد.

شکل و اندازه

مقاله اصلی: شعاع اتمی

اتم ها فاقد مرز خارجی مشخص هستند ، بنابراین ابعاد آنها معمولاً بر حسب شعاع اتمی توصیف می شود. این اندازه گیری فاصله ای است که ابر الکترون از هسته گسترش می یابد. این فرض می کند که اتم یک شکل کروی از خود نشان می دهد ، که فقط برای اتم ها در خلا یا فضای آزاد اطاعت می شود. شعاع های اتمی ممکن است از فواصل بین دو هسته حاصل شود که دو اتم در پیوند شیمیایی به هم متصل شوند. شعاع با قرار گرفتن یک اتم روی نمودار اتمی ، نوع پیوند شیمیایی ، تعداد اتم های همسایه (تعداد هماهنگی) و یک ویژگی مکانیکی کوانتومی که به چرخش معروف است متفاوت است. در جدول تناوبی عناصر ، اندازه اتم تمایل دارد هنگام حرکت به پایین ستون ها افزایش می یابد ، اما هنگام حرکت در میان ردیف ها کاهش می یابد (چپ به راست) در نتیجه ، کوچکترین اتم هلیوم با شعاع 32 بعد از ظهر است ، در حالی که یکی از بزرگترین ها سزیم در 225 بعد از ظهر است.

هنگام قرار گرفتن در معرض نیروهای خارجی ، مانند میدان های الکتریکی ، شکل یک اتم ممکن است از تقارن کروی خارج شود. این تغییر شکل به اندازه میدان و نوع مداری الکترونهای پوسته خارجی بستگی دارد ، همانطور که توسط ملاحظات نظری گروه نشان داده شده است. انحرافات کروی ممکن است به عنوان مثال در بلورها ایجاد شود ، جایی که زمینه های الکتریکی بزرگ بلوری ممکن است در سایت های شبکه با تقارن کم رخ دهد. نشان داده شده است که تغییر شکلهای بیضوی قابل توجهی برای یونهای گوگرد و ترکیبات نوع پیریت یونهای کالکوژن رخ می دهد.

ابعاد اتمی هزاران برابر کوچکتر از طول موج های نور (400-700 نانومتر) است ، بنابراین نمی توان آنها را با استفاده از میکروسکوپ نوری مشاهده کرد ، اگرچه اتمهای منفرد را می توان با استفاده از میکروسکوپ تونلینگ روبشی مشاهده کرد. برای تجسم جزئی بودن اتم ، در نظر بگیرید که عرض یک موی معمولی انسان حدود 1 میلیون اتم کربن است. [80] یک قطره آب حاوی حدود 2 عدد سکتیلیون (1021 × 2) اتم اکسیژن و دو برابر تعداد اتم هیدروژن است. یک الماس تک عیار با جرم 2 × 10-4 کیلوگرم حاوی حدود 10 اتم کربن سکستلیون (1022) است. اگر یک سیب به اندازه زمین بزرگ شود مهندسی صنایع، اتمهای سیب تقریباً به اندازه سیب اصلی خواهد بود