ʻAno ʻAtomika: Ke Kumu o nā Mea āpau
ʻO nā ʻātoma nā ʻāpana kumu o nā mea e hana ai i nā mea āpau o ke ao holoʻokoʻa. He mea koʻikoʻi ka hoʻomaopopo ʻana i ke ʻano o ka ʻātoma i ka kemika, ka physics, a me nā ʻoihana ʻepekema ʻē aʻe, ʻoiai ʻo nā ʻātoma ke kumu no ke ʻano o ka launa pū ʻana o nā mea a me ke ʻano o nā mea like ʻole. E kūkākūkā kikoʻī kēia ʻatikala i ke ʻano o ka ʻātoma, ka ulu ʻana o ka manaʻo ʻātoma ma o ka mōʻaukala o ka ʻepekema, a me nā ʻāpana nui e hana ai i ka ʻātoma.
Moʻolelo o ke Kumumanaʻo ʻAtomika
Ua hoʻomaka ke kumumanaʻo o nā ʻātoma ma Helene Kahiko me ke akeakamai ʻo Democritus (460–370 BC), nāna i hoʻolauna i ka manaʻo ua haku ʻia ka mea me nā ʻāpana liʻiliʻi ʻike ʻole ʻia i kapa ʻia ʻo atomos, ʻo ia hoʻi "hiki ʻole ke māhele ʻia." Eia naʻe, ʻaʻole i kākoʻo ʻia kēia manaʻo e nā hōʻike hoʻokolohua a ʻoi aku ia he kuhi akeakamai.
Ua hoʻomaka ka manaʻo o nā ʻātoma e noʻonoʻo ʻia ma ke ʻano ʻepekema i ke kenekulia 19 i ka wā i hāpai ai ʻo John Dalton, he kanaka ʻepekema Pelekane, i ke kumumanaʻo ʻātoma Daltonian. Ua ʻōlelo kēia kumumanaʻo ua haku ʻia nā mea āpau me nā ʻātoma hiki ʻole ke māhele ʻia, aia kēlā me kēia mea i ke ʻano ʻātoma like, a hiki i nā ʻātoma o nā mea like ʻole ke hui pū e hana i nā hui. He ʻanuʻu koʻikoʻi kēia i hoʻokomo i ke kumumanaʻo o nā ʻātoma i loko o ke aupuni ʻepekema.
Ka ʻike ʻana o nā Electrons a me ke kumu hoʻohālike Atomic a Thomson
I ka hopena o ke kenekulia 19, ua ʻike ka ʻepekema Pelekane ʻo J.J. Thomson i ka ʻāpana subatomic i ʻike ʻia i kēia manawa ʻo ka electron ma o nā hoʻokolohua paipu kukuna cathode. Ua hoʻomohala ʻo Thomson i ke kumu hoʻohālike pudding plum, e hōʻike ana i nā ʻātoma ma ke ʻano he mau sphere i hoʻopiʻi maikaʻi ʻia me nā electrons i hoʻopuehu ʻia ma nā wahi a pau, e like me nā hua waina maloʻo i loko o kahi ʻāpana berena.
Ke Kumu Hoʻohālike ʻAtomika a Rutherford
I ka makahiki 1911, ua hōʻike pono ʻo Ernest Rutherford, ma o kahi hoʻokolohua e hoʻopuehu ana i nā ʻāpana alpha ma luna o ka pepa gula, he ʻiʻo liʻiliʻi loa ko nā ʻātoma, paʻa, a hoʻopiʻi maikaʻi ʻia ma ke kikowaena, kahi i kapa ʻia ma hope ʻo ka nucleus. Hoʻopuni nā electrons i kēia kikowaena me kahi hakahaka ma waena o lākou, i ka hoʻohālikelike ʻana me ke kumu hoʻohālike a Thomson, nāna i wānana i ka hoʻolaha ʻana o nā electrons i hoʻopuehu ʻia ma kahi poepoe maikaʻi.
Ke Kumu Hoʻohālike ʻAtomika a Bohr
I ka makahiki 1913, ua hoʻolauna ʻo Niels Bohr i kahi kumu hoʻohālike atomika holomua i ʻike ʻia ʻo ke kumu hoʻohālike Bohr. Ua manaʻo ʻo Bohr e neʻe nā electrons i nā orbits kikoʻī, a i ʻole "nā pūpū," a puni ka nucleus me nā ikehu kikoʻī. Hiki i nā electrons ke neʻe wale mai kekahi orbit a i kekahi ma o ka omo ʻana a i ʻole ka hoʻokuʻu ʻana i ka ikehu ma ke ʻano o nā photons. Ua mana nui ke kumu hoʻohālike Bohr i ka hoʻomohala ʻana o ke kumumanaʻo quantum, ʻoiai ua ʻike ʻia ʻaʻole pololei loa no nā mea āpau.
Kumu Hoʻohālike Mekanika Kuantum
Me ka hoʻomohala ʻana o nā mechanics quantum, ua lilo nā hiʻohiʻona atomika i mea paʻakikī a pololei hoʻi. ʻO kekahi haʻawina koʻikoʻi i hāʻawi ʻia e Erwin Schrödinger, nāna i hoʻolauna i ka hoʻohālikelike Schrödinger, e wehewehe ana i nā electrons ma ke ʻano he mau hana nalu e hōʻike ana i ka hiki ke noho ma kahi kikoʻī a puni ka nucleus, ma mua o kahi orbit paʻa. ʻO kēia kumu hoʻohālike, i kapa pinepine ʻia ʻo ke kumu hoʻohālike ao electron, e wehewehe ana i nā wahi kahi e loaʻa ai nā electrons, i kapa ʻia ʻo orbitals.
Nā ʻĀpana Nui o nā ʻĀtoma
ʻEkolu mau ʻano nui o nā ʻāpana subatomic i loko o nā ʻātoma: nā proton, nā neutron, a me nā electrons.
1. Nā proton:
– He uku maikaʻi ko nā proton a aia i loko o ka nucleus atomika. ʻO ka helu o nā proton i loko o ka nucleus e hoʻoholo ai i ke ʻano o ka element i nīnau ʻia. No ka laʻana, he hydrogen kahi ʻātoma me hoʻokahi proton, ʻoiai he kalapona kahi ʻātoma me ʻeono proton. Ua kapa ʻia ka helu o nā proton ʻo ka helu atomika.
2. Nā Neutron:
– ʻAʻohe uku o nā Neutrons (neutral) a loaʻa i loko o ka nucleus atomic. Hiki ke ʻokoʻa ka helu o nā neutrons i loko o ka nucleus ma waena o nā isotopes like ʻole o kahi element hoʻokahi. No ka laʻana, he 6 neutrons ko ke kalapona-12, ʻoiai he 8 neutrons ko ke kalapona-14. Hāʻawi nā Neutrons i ka nuipa atomic akā ʻaʻole lākou e hoʻopilikia i nā waiwai kemika o ka element.
3. Nā ʻelektrone:
– He hoʻopiʻi maikaʻi ʻole ko nā electrons a neʻe a puni ka nucleus ma nā orbitals ma nā pae ikehu like ʻole. Ua like ka helu o nā electrons i loko o kahi ʻātoma kūlike ʻole me ka helu o nā protons. Na nā electrons ke kuleana no nā ʻano kemika o nā ʻātoma, ʻoiai lākou e pili ana i ka hoʻokumu ʻana o nā pilina kemika a me nā hopena.
ʻAno ʻAtomika a me ka Hoʻopaʻa Kemika
Hoʻokomo ʻia nā electrons i loko o nā ʻātoma i loko o nā pūpū ikehu like ʻole e pili ana i ke kumumanaʻo Aufbau, ke kānāwai o Hund, a me ke kumumanaʻo hoʻokaʻawale ʻo Pauli. Hoʻopilikia nui nā electrons i loko o ka pūpū waho loa (i kapa ʻia ʻo valence electrons) i nā ʻano kemika a me ka reactivity o nā ʻātoma. Hiki ke hoʻoili ʻia a kaʻana like ʻia paha kēia mau electrons valence me nā ʻātoma ʻē aʻe e hana i nā pilina kemika, e like me nā pilina covalent, nā pilina ionic, a me nā pilina metala.
1. Nā Hoʻopaʻa Covalent:
– Hana ʻia ke kaʻana like nā ʻātoma ʻelua i hoʻokahi a ʻoi aku paha mau hui o nā electrons valence. Hana pinepine ʻia kēia i nā molekala organik e like me ka wai (H2O) a me ka methane (CH4).
2. Nā Hoʻopaʻa Ionic:
– Hana ʻia ke hāʻawi aku kekahi ʻātoma i hoʻokahi a ʻoi aku paha o kāna mau electrons valence i kekahi ʻātoma ʻē aʻe, e hopena ana i nā ion i hoʻopiʻi maikaʻi ʻia (cations) a me nā ion i hoʻopiʻi maikaʻi ʻole ʻia (anions) e huki ana kekahi i kekahi. ʻO kahi laʻana maʻamau ka paʻakai papaʻaina (NaCl), nona nā ion sodium (Na+) a me chloride (Cl-).
3. Nā Hoʻopaʻa Metala:
– Hana ʻia ke lana manuahi nā electrons valence ma waena o nā ion metala i hoʻopiʻi maikaʻi ʻia, e "hoʻopā" ikaika ana iā lākou a hāʻawi i nā waiwai kū hoʻokahi o ka metala e like me ka conductivity uila a me ka malleability.
Nā Isotopes a me ka Mass Atomic
ʻO nā isotopes he mau ʻano like ʻole o ka mea like me nā helu neutron like ʻole i loko o kā lākou nuclei. No ka laʻana, ʻo nā isotopes maʻamau o ke kalapona ʻo ia ka carbon-12 (6 protons a me 6 neutrons) a me ke kalapona-14 (6 protons a me 8 neutrons). ʻO ka nuipa atomika o kahi mea ka awelika o ka nuipa o kona mau isotopes āpau, i ana ʻia ma nā anakahi nuipa atomika (amu).
Ka hopena
ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ke ʻano o ka ʻātoma ke kī i ka hoʻomaopopo ʻana i nā mea a me kāna mau pilina ma ke ao holoʻokoʻa. Mai ka manaʻo mua o Democritus no ka ʻātoma a hiki i nā kumu hoʻohālike mechanical quantum hou, ua hoʻololi ka hoʻomohala ʻana o ke kumumanaʻo ʻātoma i ke ʻano o kā mākou nānā ʻana i ke ao nei. ʻO nā ʻātoma, me kā lākou mau ʻāpana protons, neutrons, a me nā electrons, hana i nā mea āpau a pāʻani i kahi kuleana koʻikoʻi i nā hopena kemika a me nā waiwai kino o ka mea. Ma ka ʻimi hohonu ʻana, hoʻomau nā kānaka ʻepekema i ka ʻike hou aku e pili ana i ke ʻano kumu o ke ao holoʻokoʻa, e wehe ana i nā hiki hou i ka ʻenehana a me ka ʻepekema.
