Строение атома
Автор naturalscience.ru   

При изучении молекулярно-кинетической теории мы узнали, что все вещества "построены" из малых частиц - атомов, молекул и ионов. Например, вода, спирт, сахар, пластмассы, воздух - вещества молекулярного строения. Поваренная соль, марганцовка, серная кислота, железо, золото - состоят из ионов. А сера, графит, гелий, фосфор - вещества, состоящие только из атомов. Настало время познакомиться с внутренним строением этих частиц вещества.

Атомы состоят из еще более малых частиц трех видов. В центре атома имеется ядро, образованное протонами и нейтронами. Вокруг ядра быстро движутся электроны, образуя так называемые электронные облака. Количество протонов в ядре равно количеству электронов, движущихся вокруг него. Масса протона примерно равна массе нейтрона. Масса электрона гораздо меньше их масс.

Электроны являются отрицательно заряженными частицами, протоны - положительно заряженными. Заряды протона и электрона по модулю равны друг другу и равны элементарному заряду. Нейтроны не имеют заряда и необязательно присутствуют в атомах.

Частицы ядра (протоны и нейтроны) прочно связаны друг с другом особыми ядерными силами. Притяжение электронов к ядру гораздо слабее взаимного притяжения частиц ядра, поэтому электроны могут отделяться от "своих" атомов и переходить к другим. В результате таких переходов образуются ионы - атомы, в которых число электронов не равно числу протонов. Если ион содержит отрицательных частиц больше, чем положительных, то такой ион называют отрицательным. В противоположном случае ион называют положительным. В верхней части рисунка вы видите потерю атомом электрона, то есть образование положительного иона. В нижней части рисунка - образование из атома отрицательного иона.

Ионы чрезвычайно часто встречаются в веществах. Например, все металлы состоят из ионов. Это объясняется тем, что несколько электронов от каждого атома металла отделяются и свободно летают внутри металла, образуя так называемый "электронный газ". Именно из-за потери электронов (то есть отрицательных частиц) атомы металла и становятся положительными ионами.

Вспомним, что в твердом состоянии все металлы имеют кристаллическое строение (см. § ...). Ионы металла расположены упорядоченно, образуя кристаллическую решетку. Внутри нее и находится "электронный газ". В жидких металлах упорядоченное расположение ионов отсутствует. Однако это никак не сказывается на поведении электронов.

Ионы могут быть образованы не только одним, но и несколькими атомами. Например, молекула серной кислоты (ее формула H2SO4) при растворении в воде образует два однозарядных иона водорода (H)+ и один двухзарядный ион кислотного остатка (SO4)2-. В виде схемы распад молекулы можно выразить так:

H2SO4 ® 2H++ SO42-

Это явление называется диссоциацией молекулы.

Образование ионов из нейтральных молекул может происходить по нескольким причинам. Например, при повышении температуры увеличивается размах колебаний как самих молекул, так и атомов, входящих в их состав. Если температура превысит некоторое значение, то молекула распадется, и образуются ионы.

Ионизация может возникать также из-за воздействия сильного электрического поля, ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного или лазерного излучений. Например, под действием электрического поля грозовых туч или лазерного излучения ксероксов происходит ионизация молекул кислорода воздуха и образование из них молекул озона, имеющего специфический "щиплющий" запах.