Chemia17

( '/.ąstec/.ki związków nieorganicznych m.i|.i io/iiii.iiy tul około .’()() pikometrow do I lub kilku nanometrów. /iiar/me większe bywają cząsteczki związków organicznych - białek, skrobi czy celulozy. Rozmiary cząsteczek niektórych białek sięgają setek nanometrów, a cząsteczki nici kwasów nukleinowych są jeszcze dłuższe.

Cząstka	Rozmiar	Cząstka	Rozmiar
B^3+	42 pm	Cs	534 pm
Na^+	190 pm	ch4	550 pm ■
Cs^ł	338 pm	glukoza	2,5 nm
O^2"	280 pm	cząsteczka tłuszczu	4 nm
Te^2	442 pm	insulina (białko proste)	10 nm
S	360 pm	nić DNA	do 2 mm

Tab. 3.1. Wielkości wybranych atomów, jonów i cząsteczek

3.2.2. Struktury subatomowe

Cititony, neutrony i oloktrony nazywamy

> i .U .IIIII Sili)

atomowymi.

Cząstki subatomowe, czyli protony, neutrony i elektrony, z których składają się atomy, były przez długi czas nazywane cząstkami elementar nymi. Obecnie tylko elektrony uznajemy za prawdziwie elementarne (niepodzielne).

Wielkości struktur subatomowych (czyli składowych części atomów) są bardzo małe: jądra atomowe mają średnice około 100 tysięcy razy mniejsze niż ich atomy. Dla porównania — jeżeli przeciętny atom byłby powiększony do rozmiarów boiska, wówczas jądro atomowe byłoby wielkości piłki tenisowej lub najwyżej piłki futbolowej. W tej samej skali protony i neutrony osiągałyby wielkość ziarenek grochu, a elektrony - ziarenek maku. Tak więc cała masa atomu praktycznie skupia się w jądrze, natomiast o promieniu atomu decyduje chmura elektronowa. Oznacza to, że gdyby z organizmu człowieka usunąć wszystkie elektrony, to jego masa pozostałaby prawie taka sama, natomiast przestrzeń zajmowana przez pozostawione jądra (gdyby ułożyć je obok siebie) byłaby nieco mniejsza od objętości ziarenka maku.

3.2.3. Określenie atomów

Alom !o Uliilkii" tworzą-i;.i plmwliistki i /wiązki • hnmlc/no

W podręcznikach chemii i fizyki można znaleźć wiele określeń atomu

najczęściej jest on opisywany jako najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego zachowująca właściwości tego pierwiastka. Określenie takie nie jest najwłaściwsze, ponieważ w odniesieniu do pojedynczych atomów trudno mówić o takich cechach pierwiastka, jak stan skupienia czy przewodnictwo elektryczne. Ponadto obecnie już wiemy, że pojedyncze atomy danego pierwiastka mogą mieć inną aktywność elicmie/ną (np. pojedyncze atomy azotu łatwo reagują / wszyst kim i pii iw ia.il.aini, pod

i i.i

is gdy gazowy ;i/ol n .igiig / pn i wi.istk;mu dopiero w wysokiej Icmpc i.ilur/c). Inne lenniny dclmiiiiąa ulom odnoszą się do jego budowy, |t szcze inne ilo składu.

Podane wcześniej wimlomośei o czystkach pozwalają na slbrmulowa-i' następującej definicji atomów:

\i

atomów zaliczamy wszystkie cząstki, które wykazują jednocześnie 4 wta-iwości: są dokładnie kuliste, elektrycznie obojętne, mają średnicę w prze-mI(' (60-500) • 10'¹² m oraz masę w przedziale (1,66-500) • 10 ^u kg.

< /asami przeprowadza się próby sztucznego otrzymywania atomów kszych, ale znane trwałe atomy mieszczą się wielkością w podanym l iwyżej zakresie.

Wszystkie inne rodzaje cząstek tworzących substancje nas otaczające >aą spełniać niektóre z powyższych właściwości, ale nie wszystkie na-Na przykład cząsteczka wody jest elektrycznie obojętna, ma średni-i masę zawierającą się w powyższych przedziałach, lecz nie jest kuli-.lon Cl” z kolei, w kształcie kuli, o średnicy i masie zgodnych z wyżej mienionymi kryteriami, wykazuje ładunek ujemny.

;i 4. Cząstki subatomowe i ich właściwości

Nukleony to

cząstki tworzą ce jądra atonio we, czyli proto ny i neutrony.

< ząstki subatomowe różnią się od siebie masą, ładunkiem, rozmiarami i n isobem wzajemnego oddziaływania. Różnią się też budową - nukleony i ąą strukturę złożoną (zawierają po 3 tzw. kwarki), natomiast elektron i' i uznawany za cząstkę prawdziwie elementarną, czyli niepodzielną.

isciwości te poznawano przez kilkadziesiąt lat, a badania dotyczące na l wkład trwałości protonów prowadzone są do dnia dzisiejszego.

Właściwość	Proton	Neutron	Elektron
Masa względna j stosunku do masy elektronu	-1836	-1839	1
ładunek	+ 1	0	-1
rednica	-1 ■ 10“^15 m	-1 • 10-^15m	-1 10^-18 m

i li 3.2. Podstawowe właściwości cząstek subatomowych

/ powyższej tabelki wynika, że zarówno masa, l i rozmiary nukleonów są bardzo zbliżone, i l< ktron jest od nich dużo mniejszy, i co ważniej-znacznie lżejszy (około 2000 razy).

Nukleony w jądrach atomowych związane są si-mi jądrowymi, które działają na bardzo niewiel-h odległościach przyciągająco- i to niezależnie .1 rodzaju nukleonu.

iiy< 1.0. Siły    • pi y< iąg.inki się nukleonów w jącł

ni' uwzględniono sił • i« I '• • • t.iiyi neijo odpych.ini.i się między proton.imi)