Электричество

Электрические заряды

Понятие о строении атома

Атом — наименьшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства.

Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым электрическим зарядом их ядер.

Положительные заряды всех ядер атомов оказались целыми кратными заряду протона. Протоны являются составной частью всех атомных ядер. Химическая природа атома полностью определяется величиной положительного заряда его ядра или количеством протонов. Количество протонов в ядре атома называется атомным номером Z.

В таблице Менделеева химические элементы располагаются в порядке возрастания атомных номеров. Поскольку в нормальном состоянии атомы электрически нейтральны, то в них должны находиться и составляющие с отрицательным электрическим зарядом для компенсации заряда протонов. Отрицательно заряженными составляющими в атомах являются электроны.

Электрон — стабильная фундаментальная отрицательно заряженная частица, являющаяся одной из основных структурных единиц вещества.

Протон — стабильная элементарная положительно заряженная частица. Относится к барионам.

Фундаментальной называется частица, не имеющая структуры, неделимая.

Барионы — семейство элементарных частиц. Сильно взаимодействующие фермионы, состоящие из трёх кварков.

Кварк — фундаментальная частица обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии, но входящая в состав адронов сильно взаимодействующих частиц — протонов, нейтронов.

Сильное ядерное взаимодействие — это один из четырёх известных физике видов взаимодействия. Действует в масштабах ядра атома.

Элементарная частица — это общий термин для микрообъектов масштаба ядра атома и менее.

Стабильные элементарные частицы — частицы, имеющие бесконечно большое время жизни в свободном состоянии (протон, электрон, нейтрино, фотон и их античастицы).

В каждом электрически заряженном атоме должно вращаться вокруг ядра Z электронов — столько же, сколько и протонов расположено в ядре. Электроны в атоме располагаются слоями. Если количество солёв обозначить как n, то максимальное количество электронов в одном слое определяется 2n2. На первом слое (ближе к ядру) Располагается не более двух электронов, на втором - не более 8, на третьем - не более 18. Эти слои часто обозначают буквами K, L, M. На рисунке ниже показаны схемы атомы гелия (He), азота (N) и алюминия (Al).

Атомы гелия (He), азота (N) и алюминия (Al)

Электроны, которые располагаются на наружном слое называются валентными. Их количество не может превысить 8 штук. Валентные электроны слабо связаны с атомом и могут покидать атом и присоединяться к другому атому. Атомы металлов имеют от 1 до 3 валентных электрона. Поэтому они легко покидают атом, а соседние атомы имеют свободные места для присоединения к себе лишних электронов. Этим объясняется хорошая электропроводность металлов.

Атомы и молекулы, имеющие избыток или недостаток электронов, называют ионами, а процесс присоединения электронов к атому (молекулы) или отрывания электронов от атома (молекулы) называется ионизация. Атом или молекула, присоединившая к себе электроны, заряжается отрицательно и называется анион. В электрическом поле анион притягивается к положительно заряженному аноду.

Атом или молекула, потерявшая электроны, заряжается положительно и называется катион. В электрическом поле катион притягивается к отрицательно заряженному катоду.

Если электрон находится в атоме, то такой электрон называется связанный электрон. Если электрон оторвался от атома, но не присоединился к другому атому, то он называется свободный электрон.

Завиток