מבנה האטום

ערוך על בסיס מצגת של לימור מרציאנו

תמונות מתוך:

יוני קונרבי"ס שמעוני גבעתיים

סקירה כלליתסקירה כללית

אטואטו םם

גרעיגרעי ןן

בנוי מ

אלקטרוניאלקטרונימ בנוי םם

פרוטוניפרוטוני םם

נויטרונינויטרוני םם

כל החומרים בנויים מאטומים.

בעל מטען חשמלי גרעיןכל אטום בנוי מחיובי

אחד לפחות, בעל מטען חשמלי אלקטרוןומשלילי הנמצא בקרבתו.

הגרעין בנוי מפרוטונים ונייטרונים.

מבנה האטוםמבנה האטום

אטומים מורכבים משלושה מרכיבים אטומים מורכבים משלושה מרכיבים בסיסיים:בסיסיים:

- נושאים מטען חיוביפרוטונים

- חלקיקים ניטראליים מבחינה חשמלית.נויטרונים

הפרוטונים והנויטרונים יוצרים יחד את הגרעין, שהוא החלק המרכזי של

האטום.

- נושאים מטען שלילי ומקיפים את אלקטרוניםהגרעין

כל החלקיקים נמצאים בתנועה ! כל החלקיקים נמצאים בתנועה !

רוב מסת האטום מרוכזת בגרעין! רוב מסת האטום מרוכזת בגרעין!

P

n

אם גודלו של אטום המימן היה כמו זה המופיע 1600בתמונה, היינו זקוקים למסך שרוחבו כ -

ק”מ על מנת לראות את האלקטרון במסלולו.

האלקטרון הקרוב במרחק של כ-

ק”מ800

האלקטרון הקרוב במרחק של כ-

ק”מ800

אטומים ומולקולות נמדדים בסדרי גודל והכוונה היא 10-9ננו-סקופיים )ננו=

לננומטר, כלומר, מיליארדית המטר(. רוב רובו של האטום הוא ריק.

לנויטרונים ולפרוטונים יש כמעט אותה מסה

הפרוטונים והנויטרונים בעלי מסה שווה ) כמעט ( ) בערך ( ממסת האלקטרון.2000והיא גדולה פי

פרוטון 1 אלקטרונים2000

פרוטון 1 ניוטרון1

רדיוס החלקיק

)מטר(

מטען מסהחשמלי

סמל החלקיק

שם החלקיק

יחידה 10-15אחת

+Pפרוטון

יחידה 10-15אחת

0nניוטרון

יחידה/ נקודתי2000

-eאלקטרון

נתוניםנתונים

האלקטרונים הם חלקיקים קטנים מאוד בעלי מטען שלילי, אשר נעים במהירות גבוהה בחלל. קל לפרק

אלקטרונים מהאטום ולהשתמש בהם לכוח חשמלי ובמכשירים כגון טלוויזיות.

מודל האטום של מודל האטום של בורבור

המודל המקובל המודל המקובל כיוםכיום

ניתן לתאר את מיקומו של האלקטרון באטום רק באופן הסתברותי. כלומר, ניתן להתייחס

למצוא את סיכוירק להאלקטרון בנקודה

מסוימת במרחב. לכן, יהיה זה שגוי להמשיך

ולהציג את האלקטרון כחלקיק הנע במסלול

מוגדר

בלתי אפשרי לקבוע את מיקומם המדויק של האלקטרונים באטום.

ניתן לדבר על הסתברות למציאת אלקטרונים במקום מסוים

באטום - נהוג לדבר על “ענן אלקטרונים”

חשבו על מאוורר בפעולה. כאשר הוא פועל רואים עיגול וקשה

לקבוע היכן נמצאות כנפי המאוורר בכל רגע נתון, אם נקרב אצבע

תהיה הרגשה שלהבי המאוורר נמצאים בכל מקום בכל רגע.

האלקטרונים נעים במהירות של כ-

1,080,000 קמ”ש !!!!!

הכוחות החשמלייםהכוחות החשמליים

כאשר לשני חלקיקים טעונים חשמלית סימן זהה של מטען חשמלי )שניהם פלוסים או שניהם מינוסים(, קיים

חשמלי.דחייהביניהם כוח

כאשר המטענים מנוגדים )האחד מינוס והאחר פלוס(, חשמלי. משיכהקיים ביניהם כוח

מדוע האלקטרונים מדוע האלקטרונים אינם נדבקים לגרעין ?אינם נדבקים לגרעין ?

בין האלקטרונים )בעלי מטען שלילי( לגרעין )בעלי

מטען חיובי( פועל כוח משיכה, מצד שני ידוע כי

האלקטרונים נמצאים בחלל מסביב לגרעין אך הם

אינם “נדבקים” לגרעין.

האלקטרונים נמצאים בתנועה כיצד אפשר להסביר תופעה זו?מתמדת, ולכן הם אינם נדבקים

לגרעין. תשובה

כיצד ניתן להסביר שהפרוטונים מוחזקים כיצד ניתן להסביר שהפרוטונים מוחזקים יחד בגרעין למרות הדחייה החשמלית יחד בגרעין למרות הדחייה החשמלית

הקיימת ביניהם?הקיימת ביניהם?העובדה כי הפרוטונים שהם חלקיקים חיוביים, אשר

דוחים זה את זה מבחינה חשמלית מרוכזים במקום כה

קטן כמו גרעין האטום מחייבת הנחה של קיום של כוחות

חזקים בהרבה מהכוחות החשמליים. כוחות אלה

והם חזקים בהרבה מהכוחות כוחות גרעיניים נקראים

כוחות אלו פועלים בין חלקיקים החשמליים.

הנמצאים במרחק קטן מאוד זה מזה כמו

. לו כוח זה לא הפרוטונים והנויטרונים בגרעין האטום

היה קיים, הפרוטונים והנויטרונים היו מתפזרים לכל

עבר.

האינטראקציה הפועלת בין האינטראקציה הפועלת בין החלקיקיםהחלקיקים

בין הגרעין לאלקטרונים פועלים •כוחות

משיכה חשמלייםמשיכה חשמליים

בין הפרוטונים פועלים • כוחות

דחייה חשמליים דחייה חשמליים משיכה משיכה ו..ו..

גרעינייםגרעיניים

דחייה חשמלייםדחייה חשמלייםהאלקטרונים פועלים כוחות בין•

הפרוטונים והנויטרונים פועלים בין•כוחות

משיכה משיכה גרעינייםגרעיניים

כוחות גרעיניים חזקים בהרבה מכוחות כוחות גרעיניים חזקים בהרבה מכוחות חשמליים !חשמליים !

מספר הפרוטונים בגרעין האטום הוא שקובע את סוג האטום

)היסוד(.

. מספר אטומימספר זה מכונה:

מספר אטומימספר אטומי

תמונה מתוך אופק – מט"ח

לאטומים יש תמיד מספר זהה של אלקטרונים ופרוטונים.

לאטומים יש בד”כ מספר זהה של נויטרונים ופרוטונים.

מספר הפרוטונים והנייטרונים שבגרעין האטום מכונה "מספר

מסה".

מספר מסהמספר מסה

תמונה מתוך אופק – מט"ח

תמונה מתוך: http://sonnykim123.blogspot.com/2011/05/april-18-

2011-atomic-mass-and-isotopes.html

איזוטופיםאיזוטופים

לאטומים של יסוד מסוים עשוי להיות . אטומים מספר נייטרונים שונה בגרעין

של אותו יסוד. איזוטופיםאלו מכונים:

לאיזוטופ אטום המימן השכיח בטבע אין כלל נייטרונים ומספר המסה שלו 1בגרעין ולכן מספרו האטומי הוא

.1הוא לאיזוטופ שני של המימן, הדויטריום, פרוטון אחד ונייטרון

ומספר המסה הוא 1אחד בגרעין; מספרו האטומי הוא 2.

לאיזוטופ נוסף של המימן, הטריטיום, פרוטון אחד ושני , מספר המסה שלו 1נייטרונים בגרעין; מספרו האטומי

. 3הוא

היות ומספר הפרוטונים הוא הקובע את סוג האטום, מספר משתנה של נייטרונים לא משנה את

סוג האטום אלא את האיזוטופ שלו.