원자의 구조 — 물질, 전자, 양성자, 중성자의 기본 입자
자연의 모든 육체는 물질이라는 물질로 이루어져 있습니다. 물질은 단순 물질과 복합 물질의 두 가지 주요 그룹으로 나뉩니다.
복합 물질은 화학 반응을 통해 다른 단순한 물질로 분해될 수 있는 물질입니다. 복잡한 물질과 달리 단순 물질은 화학적으로 더 간단한 물질로 분해할 수 없는 물질입니다.
복합 물질의 예는 물인데, 화학 반응을 통해 수소와 산소라는 두 가지 더 단순한 물질로 분해될 수 있습니다. 마지막 두 가지는 더 이상 화학적으로 더 단순한 물질로 분해될 수 없으므로 단순한 물질, 즉 화학 원소입니다.
19세기 전반에 과학에서는 화학 원소가 서로 공통 관계가 없는 변하지 않는 물질이라는 가정이 있었습니다. 그러나 러시아 과학자 D. I. Mendeleev (1834 — 1907)는 1869에서 처음으로화학 원소의 관계를 밝히고, 각각의 질적 특성이 양적 특성인 원자량에 달려 있음을 보여줍니다.
화학 원소의 특성을 연구하면서 D. I. Mendeleev는 원자량에 따라 특성이 주기적으로 반복된다는 사실을 발견했습니다. 그는 "멘델레예프의 원소 주기율표"라는 이름으로 과학에 들어간 표의 형태로 이 주기성을 보여주었습니다.
아래는 멘델레예프의 현대 화학 원소 주기율표입니다.
원자
현대 과학 개념에 따르면 각 화학 원소는 원자라고 하는 가장 작은 물질(물질) 입자의 집합체로 구성됩니다.
원자는 더 이상 다른 더 작고 단순한 물질 입자로 화학적으로 분해될 수 없는 화학 원소의 가장 작은 부분입니다.
성질이 다른 화학 원소의 원자는 물리 화학적 특성, 구조, 크기, 질량, 원자량, 자체 에너지 및 기타 특성이 서로 다릅니다. 예를 들어, 수소 원자는 특성과 구조가 산소 원자와, 후자는 우라늄 원자 등과 크게 다릅니다.
화학 원소의 원자는 크기가 매우 작은 것으로 밝혀졌습니다. 원자가 구형이라고 조건부로 가정하면 직경은 1억분의 1센티미터와 같아야 합니다. 예를 들어, 자연에서 가장 작은 원자인 수소 원자의 지름은 10-8cm이고 가장 큰 원자, 예를 들어 우라늄 원자의 지름은 300분의 1센티미터를 초과하지 않습니다. 100만분의 1센티미터(3 10-8 cm).따라서 수소 원자는 반지름이 1cm인 구보다 몇 배나 작습니다. 후자가 지구보다 작기 때문입니다.
원자의 크기가 매우 작기 때문에 질량도 매우 작습니다. 예를 들어, 수소 원자의 질량은 m = 1.67·10-24입니다. 이는 수소 1g에 약 6·1023개의 원자가 포함되어 있음을 의미합니다.
기존의 화학 원소 원자량 측정 단위의 경우 산소 원자 중량의 1/16을 사용합니다. 이 화학 원소의 원자량에 따라 주어진 화학 원소의 무게가 산소 원자 무게의 1/16보다 몇 배나 큰지를 나타내는 추상 숫자가 호출됩니다.
D. I. Mendeleev의 원소 주기율표에는 모든 화학 원소의 원자량이 나와 있습니다 (원소 이름 아래의 숫자 참조). 이 표에서 가장 가벼운 원자는 원자량이 1.008인 수소 원자임을 알 수 있습니다. 탄소의 원자량은 12, 산소는 16 등입니다.
더 무거운 화학 원소의 원자량은 수소의 원자량을 200배 이상 초과합니다. 따라서 수은의 원자가는 200.6이고 라듐은 226입니다. 주기율표에서 화학 원소가 차지하는 번호 순서가 높을수록 원자량이 커집니다.
대부분의 화학 원소의 원자량은 분수로 표시됩니다. 이것은 그러한 화학 원소가 원자량은 다르지만 화학적 성질은 동일한 몇 가지 유형의 원자 집합으로 구성되어 있다는 사실에 의해 어느 정도 설명됩니다.
주기율표에서 같은 번호를 차지하므로 화학적 성질은 같지만 원자량이 다른 화학 원소를 동위 원소라고합니다.
동위 원소는 대부분의 화학 원소에서 발견되며 두 가지 동위 원소, 칼슘 - 4, 아연 - 5, 주석 - 11 등이 있습니다.
물질의 기본 입자
오랫동안 화학 원소의 원자는 물질의 분할 가능성의 한계, 즉 우주의 기본 "구성 요소"라고 믿어졌습니다. 현대 과학은 모든 화학 원소의 원자가 원자 자체보다 훨씬 더 작은 물질 입자의 집합체라는 것을 확립함으로써 이 가설을 거부합니다.
물질 구조의 전자 이론에 따르면, 모든 화학 원소의 원자는 전자라고 하는 물질의 "기본" 입자를 중심으로 회전하는 중심 핵으로 구성된 시스템입니다. 일반적으로 받아들여지는 견해에 따르면 원자의 핵은 양성자와 중성자와 같은 일련의 "기본" 물질 입자로 구성됩니다.
원자의 구조와 그 안에서의 물리화학적 과정을 이해하기 위해서는 원자를 구성하는 소립자의 기본적인 특성에 대해 최소한 간략하게나마 숙지할 필요가 있다.
전자는 자연에서 관찰되는 가장 작은 음전하를 가진 진정한 입자라고 판단됩니다.
입자로서의 전자가 구형이라고 조건부로 가정하면 전자의 직경은 4·10-13cm, 즉 각 원자의 직경보다 수만 배 작아야 합니다.
전자는 다른 물질 입자와 마찬가지로 질량을 가지고 있습니다. 전자의 "휴지 질량", 즉 상대적 정지 상태에서 전자가 갖는 질량은 mo = 9.1 · 10-28 G와 같습니다.
전자의 매우 작은 "휴지 질량"은 전자의 관성 특성이 매우 약하다는 것을 나타냅니다. 즉, 교류 전기력의 영향을 받는 전자는 공간에서 수십억 주기의 주파수로 진동할 수 있습니다. 두번째.
전자의 질량은 너무 작아서 1g의 전자를 생성하는 데 1027단위가 필요합니다. 이 엄청나게 큰 숫자에 대한 최소한의 물리적 아이디어를 갖기 위해 예를 들어 보겠습니다. 전자 1g을 서로 가까운 직선으로 배열할 수 있다면 40억 킬로미터 길이의 사슬을 형성할 것입니다.
다른 물질 미립자와 마찬가지로 전자의 질량은 이동 속도에 따라 달라집니다. 상대적인 휴식 상태에 있는 전자는 물리적인 신체의 질량과 유사한 기계적 특성의 "휴식 질량"을 갖습니다. 운동 속도가 증가함에 따라 증가하는 전자의 "운동 질량"은 전자기적 기원입니다. 이것은 질량과 전자기 에너지를 가진 물질의 일종으로 움직이는 전자에 전자기장이 존재하기 때문입니다.
전자의 이동 속도가 빠를수록 전자기장의 관성 특성이 더 많이 나타나며 후자의 질량과 그에 따른 전자기 에너지가 커집니다.전자기장을 가진 전자는 유기적으로 연결된 단일 물질 시스템을 나타내므로 전자 자체에 직접적으로 귀속되는 전자 전자기장의 운동량 질량은 자연스럽습니다.
전자는 입자의 특성 외에도 파동 특성도 가지고 있습니다.빛의 흐름과 같은 전자의 흐름이 파동과 같은 움직임의 형태로 전파된다는 것이 실험적으로 확립되었습니다. 공간에서 전자 흐름의 파동 운동의 특성은 전자파의 간섭 및 회절 현상으로 확인됩니다.
전자 간섭 전자 의지가 서로 중첩되는 현상과 전자 회절 — 이것은 전자빔이 통과하는 좁은 슬릿의 가장자리에서 전자파가 구부러지는 현상입니다. 따라서 전자는 단순한 입자가 아니라 전자의 질량과 속도에 따라 길이가 달라지는 "입자파"입니다.
전자는 병진 운동 외에도 축을 중심으로 회전 운동을 수행한다는 것이 입증되었습니다. 이러한 유형의 전자 이동을 "스핀"(영어 단어 "스핀" — 스핀들)이라고 합니다. 이러한 이동의 결과로 전자는 전하로 인한 전기적 특성과 더불어 기본 자석과 유사한 자기적 특성을 획득합니다.
양성자는 절대 값이 전자의 전하와 동일한 양전하를 가진 실제 입자입니다.
양성자 질량은 1.67·10-24r, 즉 전자의 "휴지 질량"보다 약 1840배 큽니다.
전자 및 양성자와 달리 중성자는 전하가 없습니다. 즉, 전기적으로 중성인 물질의 "기본" 입자입니다. 중성자의 질량은 양성자의 질량과 실질적으로 같습니다.
원자를 구성하는 전자, 양성자 및 중성자는 서로 상호 작용합니다. 특히 전자와 양성자는 전하가 반대인 입자로 서로 끌어당긴다.동시에 전자의 전자와 양성자의 양성자는 동일한 전하를 가진 입자로서 반발합니다.
이러한 전하를 띤 모든 입자는 전기장을 통해 상호 작용합니다. 이 필드는 광자라고 하는 기본 물질 입자의 집합으로 구성된 특별한 종류의 물질입니다. 각 광자는 고유하게 엄격하게 정의된 양의 에너지(에너지 양자)를 가지고 있습니다.
전하를 띤 물질 입자의 상호 작용은 서로 광자 교환을 통해 발생합니다. 전하를 띤 입자의 상호작용의 힘을 일반적으로 전기력이라고 합니다.
원자핵의 중성자와 양성자도 서로 상호 작용합니다. 그러나 중성자는 전기적으로 중성 물질 입자이기 때문에 그들 사이의 이러한 상호 작용은 더 이상 전기장을 통해 발생하지 않지만 소위 핵 분야.
이 필드는 또한 중간자라고 하는 기본 물질 입자의 집합으로 구성된 특수한 종류의 물질입니다. 중성자와 양성자의 상호 작용은 서로 중간자의 교환을 통해 발생합니다. 중성자와 양성자가 상호 작용하는 힘을 핵력이라고 합니다.
핵력은 약 10-13cm의 매우 작은 거리에서 원자핵에 작용한다는 것이 입증되었습니다.
핵력은 원자핵에서 양성자의 상호 반발의 전기적 힘을 훨씬 능가합니다. 이것은 그들이 원자핵 내부의 양성자 상호 반발력을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 양성자와 중성자 집합으로부터 매우 강력한 핵 시스템을 생성할 수 있다는 사실로 이어집니다.
모든 원자의 핵의 안정성은 핵(양성자와 중성자의 상호 인력)과 전기(양성자의 상호 반발)의 두 가지 충돌하는 힘의 비율에 따라 달라집니다.
원자핵에서 작용하는 강력한 핵력은 중성자와 양성자를 서로 변환시키는 데 기여합니다. 중성자와 양성자의 이러한 상호 작용은 중간자와 같은 더 가벼운 기본 입자의 방출 또는 흡수의 결과로 발생합니다.
우리가 고려하는 입자는 다른 단순한 물질 입자의 집합체로 구성되지 않기 때문에 기본 입자라고 합니다. 그러나 동시에 우리는 그것들이 서로 변할 수 있고 서로를 희생시키면서 일어날 수 있다는 것을 잊지 말아야 합니다. 따라서 이러한 입자는 복잡한 구성입니다. 즉, 기본 특성이 조건부입니다.
원자의 화학 구조
그 구조에서 가장 간단한 원자는 수소 원자입니다. 양성자와 전자라는 두 개의 기본 입자 모음으로 구성됩니다. 수소원자계에서 양성자는 전자가 일정한 궤도를 도는 중심핵의 역할을 한다. 무화과에서. 도 1은 수소 원자의 모델을 개략적으로 나타낸다.
쌀. 1. 수소 원자의 구조도
이 모델은 현실의 대략적인 근사치일 뿐입니다. 사실 "입자의 파동"인 전자는 외부 환경과 뚜렷하게 구분되는 부피가 없습니다. 그리고 이것은 전자의 정확한 선형 궤도가 아니라 일종의 전자 구름에 대해 이야기해야 함을 의미합니다. 이 경우 전자는 원자에서 가능한 궤도 중 하나인 구름의 중간선을 가장 자주 차지합니다.
전자 자체의 궤도는 엄격하게 변하지 않고 원자에서 고정되어 있지 않습니다. 또한 전자 질량의 변화로 인해 특정 회전 운동을합니다. 따라서 원자 내 전자의 이동은 상대적으로 복잡하다. 수소 원자(양성자)의 핵과 그 주위를 도는 전자는 반대 전하를 띠고 있기 때문에 서로 끌어당긴다.
동시에 원자핵 주위를 회전하는 전자의 자유 에너지는 원자핵에서 전자를 제거하는 경향이 있는 원심력을 발생시킵니다. 따라서 원자핵과 전자 사이의 상호 인력인 전기력과 전자에 작용하는 원심력은 서로 반대되는 힘이다.
평형 상태에서 전자는 원자의 일부 궤도에서 상대적으로 안정적인 위치를 차지합니다. 전자의 질량은 매우 작기 때문에 원자핵에 대한 인력의 균형을 맞추기 위해서는 초당 약 6·1015 회전에 해당하는 엄청난 속도로 회전해야 합니다. 이것은 다른 원자와 마찬가지로 수소 원자 시스템의 전자가 초당 천 킬로미터를 초과하는 선형 속도로 궤도를 따라 움직인다는 것을 의미합니다.
정상적인 조건에서 전자는 핵에 가장 가까운 궤도에 있는 종류의 원자에서 회전합니다. 동시에 가능한 최소한의 에너지를 가지고 있습니다. 예를 들어 어떤 이유로 든 원자 시스템을 침범한 다른 물질 입자의 영향으로 전자가 원자에서 더 먼 궤도로 이동하면 이미 약간 더 많은 양의 에너지를 갖게 됩니다.
그러나 전자는 아주 짧은 시간 동안 이 새로운 궤도에 머무르다가 원자핵에 가장 가까운 궤도로 되돌아갑니다.이 과정에서 그것은 자기 복사 양자(복사 에너지)의 형태로 초과 에너지를 포기합니다(그림 2).
쌀. 2. 전자가 먼 궤도에서 원자핵에 가까운 궤도로 이동할 때 복사 에너지 양자를 방출합니다.
전자가 외부로부터 에너지를 많이 받을수록 원자핵에서 가장 먼 궤도로 이동하게 되고, 핵에 가장 가까운 궤도로 돌면서 방출하는 전자기 에너지의 양이 많아진다.
서로 다른 궤도에서 원자핵에 가장 가까운 궤도로 전이하는 동안 전자가 방출하는 에너지의 양을 측정함으로써 전자가 다른 시스템과 마찬가지로 수소 원자 시스템에 있음을 확인할 수 있었습니다. 원자는 외부 힘의 영향을 받아 받는 이 에너지에 따라 엄격하게 결정된 무작위 궤도로 갈 수 없습니다. 전자가 원자에서 차지할 수 있는 궤도를 허용 궤도라고 합니다.
수소 원자 핵의 양전하(양성자의 전하)와 전자의 음전하가 수치적으로 같기 때문에 총 전하는 0입니다. 이것은 정상 상태의 수소 원자가 전기적으로 중성 입자임을 의미합니다.
이것은 모든 화학 원소의 원자에 해당됩니다. 정상 상태의 모든 화학 원소의 원자는 양전하와 음전하가 수치적으로 동일하기 때문에 전기적으로 중성인 입자입니다.
수소 원자의 핵에는 오직 하나의 "기본" 입자인 양성자가 포함되어 있기 때문에 소위 이 핵의 질량수는 1과 같습니다. 모든 화학 원소의 원자핵의 질량수는 그 핵을 구성하는 양성자와 중성자의 총 수입니다.
천연 수소는 주로 질량수가 1인 원자 집합으로 구성됩니다. 그러나 질량수가 2인 또 다른 유형의 수소 원자도 포함하고 있습니다. 중수소라고 불리는 이 무거운 수소 원자의 핵은 양성자와 중성자의 두 입자로 구성됩니다. 이 수소 동위원소를 중수소라고 합니다.
천연 수소에는 매우 적은 양의 중수소가 포함되어 있습니다. 6천 개의 가벼운 수소 원자(질량 수는 1)마다 중수소 원자(중수소)는 하나만 있습니다. 수소의 또 다른 동위원소인 삼중수소라는 초중수소가 있습니다. 이 수소 동위원소의 원자핵에는 핵력에 의해 결합된 양성자와 중성자 두 개의 세 가지 입자가 있습니다. 삼중수소 원자의 핵의 질량수는 3입니다. 즉, 삼중수소 원자는 가벼운 수소 원자보다 세 배 더 무겁습니다.
수소 동위 원소의 원자는 질량이 다르지만 여전히 동일한 화학적 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어 가벼운 수소는 산소와 화학 반응을 일으켜 복잡한 물질 인 물을 형성합니다. 마찬가지로 수소의 동위원소인 중수소는 산소와 결합하여 물을 형성하는데, 이를 일반 물과 달리 중수라고 합니다. 중수는 핵(원자) 에너지 생산에 널리 사용됩니다.
따라서 원자의 화학적 성질은 핵의 질량에 의존하지 않고 원자의 전자 껍질 구조에만 의존합니다. 경수소, 중수소 및 삼중수소의 원자는 동일한 수의 전자(각 원자당 하나)를 가지므로 이러한 동위원소는 동일한 화학적 특성을 갖습니다.
화학 원소 수소가 원소 주기율표에서 첫 번째 숫자를 차지하는 것은 우연이 아닙니다.사실은 원소 주기율표의 각 원소의 수와 해당 원소의 원자핵에 있는 전하의 크기 사이에 어떤 관계가 있다는 것입니다. 그것은 다음과 같이 공식화될 수 있습니다: 원소 주기율표의 각 화학 원소의 일련 번호는 해당 원소의 핵의 양전하와 수치적으로 동일하므로 그 주위를 도는 전자의 수와 같습니다.
수소는 원소 주기율표에서 첫 번째 숫자를 차지하기 때문에 원자핵의 양전하가 1이고 하나의 전자가 핵 주위를 돌고 있음을 의미합니다.
화학 원소 헬륨은 원소 주기율표에서 두 번째입니다. 즉, 핵은 두 개의 양성자를 포함하고 원자의 전자 껍질에는 두 개의 전극이 있어야합니다.
천연 헬륨은 무거운 헬륨과 가벼운 헬륨의 두 가지 동위원소로 구성됩니다. 무거운 헬륨의 질량수는 4입니다. 이것은 위에서 언급한 두 개의 양성자 외에 두 개의 중성자가 무거운 헬륨 원자의 핵에 들어가야 함을 의미합니다. 가벼운 헬륨의 경우 질량 수는 3입니다. 즉, 두 개의 양성자 외에 하나의 중성자가 핵의 구성에 들어가야합니다.
천연 헬륨에서 가벼운 헬륨 원자의 수는 무거운 원자의 약 100만분의 1이라는 것이 밝혀졌습니다. 무화과에서. 도 3은 헬륨 원자의 개략적인 모델을 나타낸다.
쌀. 3. 헬륨 원자의 구조도
화학 원소 원자 구조의 추가 복잡성은 이러한 원자 핵의 양성자와 중성자 수가 증가하고 동시에 핵 주위를 회전하는 전자 수가 증가하기 때문입니다 (그림 4). 주기율표를 사용하면 서로 다른 원자를 구성하는 전자, 양성자 및 중성자의 수를 쉽게 결정할 수 있습니다.
쌀. 4. 원자핵 구성 방식: 1 — 헬륨, 2 — 탄소, 3 — 산소
화학 원소의 규칙적인 수는 원자핵의 양성자 수와 동시에 핵 주위를 도는 전자의 수와 같습니다. 원자량은 원자의 질량수, 즉 핵에 결합된 양성자와 중성자의 수와 거의 같습니다. 따라서 원소의 원자량에서 원소의 원자 번호와 같은 수를 빼면 주어진 핵에 몇 개의 중성자가 포함되어 있는지 확인할 수 있습니다.
동일한 수의 양성자와 중성자를 구성하는 가벼운 화학 원소의 핵은 핵력이 상대적으로 크기 때문에 매우 높은 강도로 구별된다는 것이 입증되었습니다. 예를 들어, 무거운 헬륨 원자의 핵은 강력한 핵력에 의해 결합된 두 개의 양성자와 두 개의 중성자로 구성되어 있기 때문에 매우 내구성이 있습니다.
더 무거운 화학 원소의 원자핵은 이미 구성에 서로 다른 수의 양성자와 중성자를 포함하고 있기 때문에 원자핵의 결합이 가벼운 화학 원소의 핵보다 약합니다. 이러한 원소의 핵은 원자 "발사체"(중성자, 헬륨 핵 등)에 부딪히면 비교적 쉽게 쪼개질 수 있습니다.
가장 무거운 화학 원소, 특히 방사성 원소의 경우 핵의 강도가 너무 낮아 자발적으로 구성 요소로 분해됩니다. 예를 들어, 88개의 양성자와 138개의 중성자로 구성된 방사성 원소 라듐의 원자는 자발적으로 붕괴하여 방사성 원소인 라돈의 원자가 됩니다. 후자의 원자는 차례로 구성 부분으로 분해되어 다른 요소의 원자로 전달됩니다.
화학 원소 원자핵의 구성 부분에 대해 간략하게 알아보고 원자의 전자 껍질 구조를 고려해 봅시다. 아시다시피 전자는 엄격하게 정의된 궤도에서만 원자핵 주위를 돌 수 있습니다. 더욱이, 그것들은 각 원자의 전자 껍질에 너무 모여있어 개별 전자 껍질을 구별할 수 있습니다.
각 껍질은 엄격하게 특정 수를 초과하지 않는 특정 수의 전자를 포함할 수 있습니다. 예를 들어, 원자핵에 가장 가까운 첫 번째 전자 껍질에는 최대 2개의 전자가 있을 수 있고, 두 번째에는 8개 이하의 전자 등이 있을 수 있습니다.
외부 전자 껍질이 완전히 채워진 원자는 가장 안정적인 전자 껍질을 가지고 있습니다. 이것은 원자가 모든 전자를 단단히 잡고 외부에서 추가로 전자를 받을 필요가 없음을 의미합니다. 예를 들어, 헬륨 원자에는 첫 번째 전자 껍질을 완전히 채우는 두 개의 전자가 있고 네온 원자에는 10개의 전자가 있으며, 그 중 처음 두 개는 첫 번째 전자 껍질을 완전히 채우고 나머지는 두 번째 전자 껍질을 완전히 채웁니다(그림 5).
쌀. 5. 네온 원자의 구조도
따라서 헬륨 및 네온 원자는 상당히 안정적인 전자 껍질을 가지고 있으며 정량적 방식으로 전자 껍질을 변경하는 경향이 없습니다. 이러한 원소는 화학적으로 불활성입니다. 즉, 다른 원소와 화학적 상호 작용을 하지 않습니다.
그러나 대부분의 화학 원소에는 외부 전자 껍질이 전자로 완전히 채워지지 않은 원자가 있습니다. 예를 들어, 칼륨 원자에는 19개의 전자가 있으며 그 중 18개는 처음 세 개의 전자 껍질을 완전히 채우고 19번째 전자는 채워지지 않은 다음 전자 껍질에 있습니다. 네 번째 전자 껍질을 전자로 약하게 채우면 원자의 핵이 가장 바깥쪽에 있는 열아홉 번째 전자를 매우 약하게 유지하므로 후자는 원자에서 쉽게 제거될 수 있습니다. …
또는 예를 들어 산소 원자에는 8개의 전자가 있으며 그 중 2개는 첫 번째 껍질을 완전히 채우고 나머지 6개는 두 번째 껍질에 있습니다. 따라서 산소 원자에서 두 번째 전자 껍질의 구성을 완전히 완료하려면 두 개의 전자만 부족합니다. 따라서 산소 원자는 두 번째 전자 껍질에 6개의 전자를 단단히 고정할 뿐만 아니라 두 번째 전자 껍질을 채우기 위해 두 개의 누락된 전자를 끌어당기는 능력도 있습니다. 이것은 외부 전자가 핵과 약하게 결합된 원소의 원자와의 화학적 결합에 의해 달성됩니다.
원자에 전자로 완전히 채워진 외부 전자층이 없는 화학 원소는 일반적으로 화학적으로 활성입니다. 즉, 기꺼이 화학적 상호 작용을 시작합니다.
따라서 화학 원소의 원자에 있는 전자는 엄격하게 정의된 순서로 배열되며 원자의 전자 껍질에서 전자의 공간적 배열이나 양이 변경되면 후자의 물리 화학적 특성이 변경됩니다.
원자 시스템에서 전자와 양성자의 수의 평등은 총 전하가 0인 이유입니다. 원자 시스템에서 전자와 양성자의 수의 동등성을 위반하면 원자는 전하를 띤 시스템이 됩니다.
전자의 일부를 잃거나 반대로 초과분을 획득하여 반대 전하의 균형이 방해받는 시스템의 원자를 이온이라고합니다.
반대로 원자가 과도한 수의 전자를 얻으면 음이온이 됩니다. 예를 들어, 하나의 추가 전자를 받은 염소 원자는 단일 하전된 염소 음 이온 Cl-이 됩니다... 두 개의 추가 전자를 받은 산소 원자는 이중 하전된 음의 산소 이온 O가 되는 식입니다.
이온이 된 원자는 외부 환경에 대해 전하를 띤 시스템이 됩니다. 그리고 이것은 원자가 단일 물질 시스템을 형성하는 전기장을 소유하기 시작했음을 의미하며, 이 필드를 통해 다른 전하를 띤 물질 입자(이온, 전자, 양전하를 띤 원자핵, 등.
서로 다른 이온이 서로 끌어당기는 능력은 이들이 화학적으로 결합하여 보다 복잡한 물질 입자인 분자를 형성하는 이유입니다.
결론적으로 원자의 크기는 원자를 구성하는 실제 입자의 크기에 비해 매우 크다는 점에 유의해야 합니다. 가장 복잡한 원자의 핵은 모든 전자와 함께 원자 부피의 10억분의 1을 차지합니다. 간단한 계산에 따르면 백금 1입방미터를 너무 세게 눌러 원자 내부 공간과 원자 간 공간이 사라지면 약 1입방 밀리미터에 해당하는 부피가 얻어집니다.