Av Kevin Beck Uppdaterad 24 mars 2022
Atomen är den minsta materiaenheten som behåller egenskaperna hos en större helhet. Den är inte odelbar, utan bitar av atomer, särskilt "bitarna" av kärnkomponenter som kallas kvarkar , är egentligen bara bra för att göra atomer. Olika typer av atomer kallas element, av vilka nästan 120 (92 av dem naturligt förekommande) är kända.
Det mesta består av flera sorters atomer, ordnade i grupper om två eller flera och med specifika formler; två eller flera atomer som är kemiskt bundna tillsammans bildar en molekyl. Till exempel har en vattenmolekyl formeln H2O, vilket betyder att den är gjord av grundämnena väte (H) och syre (O) i ett atom- eller molförhållande på 2 till 1.
Kalcium är ett välkänt element som är avgörande för god benhälsa och andra funktioner i människokroppen. Kalciumatomen är varken en liten eller en särskilt besvärlig atom, vilket gör den till en bra kandidat för att bygga ett tredimensionellt atommodellprojekt för att illustrera de viktigaste punkterna i denna struktur.
Atomer består av lika många protoner och elektroner i deras grundläggande (icke-joniserade) tillstånd, numrerande från ett till 118 från och med 2020. Antalet protoner, atomnumret, definierar grundämnet. Alla grundämnen utom väte har också en eller flera neutroner; protoner och neutroner är ungefär lika stora (i storleksordningen 10–27 kg), medan elektroner är nästan 2 000 gånger mindre.
Antalet protoner och neutroner är ungefär lika, även om när du rör dig uppåt genom det periodiska systemet för grundämnen, börjar neutronerna synbart bli fler än protonerna i de flesta atomer. Varianter av element som endast skiljer sig åt i neutronnummer kallas isotoper .
De negativt laddade elektronerna upptar utrymmen långt, långt från protonen, åtminstone på skalan av en atom, som bara är cirka 1 × 10−10 m tvärs över. Dessa finns i energinivåer eller skal, som för många atomer inkluderar underskal . Underskal innehåller i sin tur orbitaler , som var och en kan hålla upp till två elektroner.
Varje rad i det periodiska systemet representerar ett skal, med antalet elektroner som ett skal kan innehålla är två, åtta, åtta och 18 i de första fyra raderna i det periodiska systemet.
Du kan se från det periodiska systemet att kalcium har ett atomnummer på 20 och en atommassa på 40,78 dalton. Det betyder att grundämnets mest stabila isotop har 20 neutroner (40 − 20). Du kan välja gröna bollar för att representera protoner och lika stora orangea bollar för att representera neutroner, och mindre gula kulor eller kulor för att representera elektroner.
Du kan ordna dina "protoner" och "neutroner" till en kulliknande kärna, kanske limma ihop dem och sedan bestämma hur du ska ordna dina elektroner.
Från tabellen ser du att kalcium har två elektroner i det första skalet (båda i det som kallas 1s subshell), åtta i det andra skalet (2 i 2s subshell, 6 i 2p subshell), åtta i det tredje skalet (2 i 3s subshell, 3 i 3p subshell) och två i det fjärde skalet. Dessa är kalciums valens, eller kemiskt reaktiva elektroner.
Konsultera olika onlinereferenser för att se hur elektronunderskal avbildas i 3D-rymden. Du kan rita ett kalciumatomdiagram som medföljer din modell, för att täcka all information du kan ha svårt att presentera visuellt.
En neonatommodell skulle kunna bekanta tittarna med begreppet ädelgaser och fullvalensskal, till exempel, eller så kan en natriumatommodell fungera som en representativ enkel metall som binder till halogener som klor.
