Kategoria: Chemia Opublikowano: 13 marca 2014
Nie. Dwa atomy tego samego pierwiastka chemicznego zazwyczaj nie są identyczne. Przede wszystkim istnieje szereg możliwych stanów, które mogą zajmować elektrony atomu. Dwa atomy tego samego pierwiastka mogą być różne, jeśli ich elektrony są w różnych stanach. Jeśli jeden atom miedzi ma elektron w stanie wzbudzonym, a drugi atom miedzi ma wszystkie swoje elektrony w stanie podstawowym, to te dwa atomy są różne. Wzbudzony atom miedzi wyemituje trochę światła, kiedy elektron zrelaksuje się z powrotem do stanu podstawowego, a atom miedzi będący już w stanie podstawowym nie wyemituje go. Ponieważ stan elektronów w atomie określa charakter wiązania chemicznego, którego doświadcza atom, dwa atomy tego samego pierwiastka mogą reagować inaczej, jeśli są w różnych stanach. Na przykład, neutralny atom sodu (np. z kawałka metalu) reaguje z wodą znacznie gwałtowniej niż zjonizowany atom sodu (np. z odrobiny soli). Chemicy wiedzą o tym bardzo dobrze. Jeśli chcesz w pełni opisać i przewidzieć reakcję, nie wystarczy powiedzieć, jakie atomy biorą w niej udział. Musisz również określić stany jonizacji/ekscytacji elektronów w atomach. Nawet jeśli atom jest pozostawiony sam sobie, często nie ma równej liczby protonów i elektronów.
Ale co jeśli dwa atomy tego samego pierwiastka mają swoje elektrony w tych samych stanach. Czy wtedy są one identyczne? Nie, nadal nie są identyczne. Dwa atomy tego samego pierwiastka i w tym samym stanie elektronowym mogą poruszać się lub obracać z różnymi prędkościami, co wpływa na ich zdolność do wiązania chemicznego. Wolniej poruszające się atomy (takie jak atomy w stałym żelazie) mają czas na utworzenie stabilnych wiązań, podczas gdy szybciej poruszające się atomy (takie jak atomy w płynnym żelazie) nie mogą utworzyć takich stabilnych wiązań. Wolno poruszający się atom cyny zachowuje się inaczej niż szybko poruszający się atom cyny.
Ale co jeśli dwa atomy tego samego pierwiastka mają swoje elektrony w tych samych stanach, a atomy podróżują i obracają się z tą samą prędkością. Czy wtedy są one identyczne? Nie. Chociaż dwa takie atomy są zasadniczo chemicznie identyczne (będą reagować chemicznie w ten sam sposób), nie są całkowicie identyczne. W atomie jest coś więcej niż elektrony. Jest jeszcze jądro. Jądro atomu zawiera neutrony i protony ściśle ze sobą związane. Ten sam pierwiastek chemiczny może mieć różną liczbę neutronów i nadal być tym samym pierwiastkiem. Atomy tego samego pierwiastka z różną liczbą neutronów nazywamy „izotopami”. Podczas gdy konkretny izotop nie ma wpływu na reakcję chemiczną atomu, decyduje on o tym, jak będzie się on zachowywał w reakcjach jądrowych. Najbardziej powszechną reakcją jądrową na Ziemi jest rozpad radioaktywny. Niektóre izotopy rozpadają się bardzo szybko na inne pierwiastki i emitują promieniowanie, podczas gdy inne izotopy nie. Jeśli przeprowadzasz datowanie węgla, fakt, że atom węgla-12 nie jest identyczny z atomem węgla-14 jest kluczowy dla procesu datowania. Samo policzenie liczby atomów węgla w próbce nie da Ci żadnych informacji o jej wieku. Zamiast tego trzeba będzie policzyć liczbę różnych izotopów węgla.
Ale co, jeśli dwa atomy są tym samym pierwiastkiem, mają elektrony w tym samym stanie, poruszają się i obracają z tą samą prędkością i mają tę samą liczbę neutronów; czy są wtedy identyczne? Nie. Podobnie jak elektrony, neutrony i protony w jądrze mogą znajdować się w różnych stanach wzbudzonych. Ponadto, jądro jako całość może się obracać i drgać z różnymi prędkościami. Dlatego, nawet jeśli wszystko inne jest identyczne, dwa atomy złota mogą mieć jądra w różnych stanach wzbudzonych i zachowywać się inaczej w reakcjach jądrowych.
Skrótowo mówiąc, bardzo trudno jest sprawić, by dwa atomy tego samego pierwiastka były dokładnie identyczne. W rzeczywistości, sukces w nakłonieniu grupy atomów do bycia bardzo blisko identycznymi był wart Nagrody Nobla. W związku z tym nie myśl, że atomy mają indywidualne tożsamości poza tym, co zostało tutaj wspomniane. Jeśli dwa atomy węgla znajdują się w dokładnie takich samych stanach molekularnych, atomowych, elektronicznych i jądrowych, to te dwa atomy węgla są identyczne, bez względu na to, skąd pochodzą i co się z nimi stało w przeszłości.
Tematy: atom, atomy, węgiel, chemia, elektron, stan elektroniczny, pierwiastek, izotop, jądro
Więcej o:
Tematy: atom, atomy, węgiel, chemia, elektron, stan elektroniczny, pierwiastek, izotop, jądro