Atom składa się z trzech podstawowych części:

• Protony: są to cząstki elementarne posiadające jednostkowy ładunek dodatni +1

• Neutrony: są to cząstki elementarne nie posiadające ładunku

• Elektrony: są to cząstki elementarne posiadające jednostkowy ładunek dodatni -1, praktycznie pozbawione masy.

W 1804 roku angielski uczony John Dalton uściślił pojęcie atomu i sformułował główne założenia teorii atomistyczno-cząsteczkowej:

• 1).Każdy pierwiastek chemiczny jest zbiorem małych cząsteczek zwanych atomami. Wszystkie atomy tego samego pierwiastka mają takie same własności chemiczne.

• 2) Atomy różnych pierwiastków różnią się od siebie cechami fizycznymi i chemicznymi. Istnieje tyle rodzajów atomów ile mamy pierwiastków.

• 3) Atom danego pierwiastka nie może ulec przekształceniu w atom innego pierwiastka na drodze zwykłej reakcji chemicznej.

• 4) Łączenie się pierwiastków w związki chemiczne polega na łączeniu się atomów różnych pierwiastków w większe zespoły zwane cząsteczkami.

• 5) Związek chemiczny jest zbiorem cząsteczek. Wszystkie cząsteczki danego związki chemicznego zawierają tę samą liczbę tych samych atomów i mają identyczne własności chemiczne.

• 6) Rozłożenie związku chemicznego na pierwiastki polega na rozpadzie cząsteczek na atomy

• 7) Atomy tego samego pierwiastka mogą połączyć się w cząsteczki np: O2.

W centralnej części atomu znajduje się dodatnio naładowane jądro w którym znajdują się protony i neutrony. Za zwartą strukturę jądra atomowego odowiadaja siły jądrowe. Natura tych sił nie została do dzisiaj poznana. Do okoła jądra w bardzo znacznej od niego odległości, bezustannie i z ogromną prędkością krążą po eliptycznych torach elektrony. Między jądrem a elektronami istnieje jakby wolna przestrzeń. Tę pozornie pustą przestrzeń wypełnia chmura elektronowa i ich pole elektromagnetyczne. Elektrony krążą z prędkością około 6 mld okrążeń na mikrosekundę! W rezultacie w danej chwili elektron znajduje się wszędzie dokoła jądra i tworzy coś w rodzaju chmury elektryczności ujemnej. Elektrony krążące w tej samej odległości od jądra tworzą powłokę elektronową. Powłok tych może być maksymalnie 7.

• Liczbę atomową (Z) pierwiastka umieszcza się przy jego symbolu chemicznym w dolnym lewym rogu.

• Liczba masowa (A), podająca liczbę nukleonów w jądrze czyli sumaryczną ilość protonów i neutronów i jest umieszczona w górnym lewym rogu przy symbolu pierwiastka.

• Powyższy zapis pozwala określić podstawowe składniki atomu pierwiastka E. W jądrze atomu znajduje się Z protonów i A - Z neutronów. Wokół jądra znajduje się Z elektronów.

Powłoki oznaczamy w kolejności od jądra symbolami literowymi: K,L,M,N,O,P. Sposób rozmieszczenia elektronów na powłokach nazywamy konfiguracją elektronową. Maksymalna liczba elektronów, jaka może się znaleźć w danej powłoce jest określona wzorem 2n², gdzie n oznacza numer kolejny powłoki. Elektrony krążące po ostatniej powłoce nazywają się elektronami walencyjnymi i określają wartościowość pierwiastka.

Powłoka

1 2 3 4 5 6 7

K L M N O P Q

Ilość elektronów na powłoce

2 8 18 32 50 72 98

Tylko w atomie wodoru mamy do czynienia z jednym elektronem. Atomy pozostałych pierwiastków posiadają więcej elektronów wywierających wzajemny wpływ na siebie. Skutkiem tego jest rozszczepienie powłok na podpowłoki. W miarę przechodzenia do atomów o coraz większej liczbie atomowej podpowłoki są zajmowane w tej samej kolejności, według której wzrasta ich energia. Kolejność zajmowania poszczególnych podpowłok jest następująca: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d. Podpowłoki (s, p, d, f) dzielą się na orbitale schematycznie przedstawione w postaci klatek.

Na jednym orbitalu mogą się znajdować maksymalnie dwa elektrony o przeciwnych spinach. Spin związany jest z wirowaniem elektronu wokół własnej osi (przykład). Wirowanie odbywa się zgodnie z ruchem wskazówek zegara (strzałka w górę ↑) lub przeciwnie do wskazówek zegara (strzałka w dół ↓). Elektrony
o przeciwnych spinach tworzą parę: ↑↓ - sparowanie elektronów

Reguła Hunda: liczba niesparowanych elektronów w danej podpowłoce powinna być możliwie jak największa

Zakaz Pauliego: na jednym orbitalu dwa elektrony muszą mieć przeciwną orientację spinu.

Graficzny zapis orbitalu: obrazem graficznym orbitalu jest fragment przestrzeni, w której prawdopodobieństwo znalezienia elektronu jest duże. Każdy orbital ma inny kształt i orientację przestrzenną a zajmujący go elektron charakteryzuje się inną energia.

• orbitale typu s mają kształt kuli (sfery).

• kształt orbitali p przypomina sferyczne ósemki nabite na poszczególne osie współrzędnych.

• orbital d jest pięciokrotnie zdegenerowany

bezpostaciowe krystaliczne

szkliste osady molekularne jonowe

gazy ciecze ciała stałe inne

(plazma, ciekłe kryształy)

MATERIA

---