Атом ба Элемент (Atoms and Elements)

Элемент гэж юу вэ? 

Бидний мэдэх эд зүйлс, материуд юунаас бүтдэг вэ? 

Үүнийг ойлгохын тулд хүмүүс хэдэн мянган жил эд зүйлсийг судалсаар ирсэн. Ийнхүү сониуч зандаа хөтлөгдөн хүрээлэн буй орчныхоо эд зүйлсийг судлах явцдаа хүмүүс өөр өөр шинж чанарыг агуулсан бодисууд байдаг болохыг илрүүлсэн байна. 

Эдгээр бодисууд нь тус бүрдээ өөр өөрийн онцлогийг харуулсан шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл гэрэл ойлгодог бодис, гэрлийг ойлгодоггүй бодис, ямар нэгэн тодорхой өнгөтэй бодис эсвэл тодорхой температурт хүрэхээрээ шингэн төлөв, хийн төлөв эсвэл хатуу төлөвт шилждэг бодисууд гэх мэт байдаг. 

Эдгээрээс гадна хүмүүсийн ажиглалтынхаа үр дүнд эдгээр бодисууд тодорхой нөхцөлд өөр хоорондоо харилцан үйлчлэлд ордог болохыг нь мөн илрүүлсэн. Доорх зурагт таны өдөр тутамдаа хардаг зарим элементүүдийг харууллаа. 

1. Нүүрстөрөгч  - Carbon
   
2. Алт - Gold 
   
3. Хар тугалга - Lead
   

Дээрх зурагт эдгээр элементүүдийн хатуу /solid/ төлвийг үзүүлсэн байна. Гэвч хэрэв бид энэхүү элементүүдийг хангалттай их температурт хүргэвэл Нүүрстөрөгчийг шатаавал хийн төлөвт орно, харин алт, хар тугалга 2-ийг халаавал шингэн төлөвт орно.

Бидний өдөр тутамдаа харж буй агаар нь агаарын шинж чанараасаа хамаараад нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, эсвэл азот гэх мэт элементүүдийг өөртөө агуулдаг. Энэ мэтчилэн бидний эргэн тойронд байгаа эд зүйлс бүгд л ямар нэгэн элементээс үүсдэг. Жишээлбэл Ус л гэхэд устөрөгч болон нүүрстөрөгч гэсэн 2 элементийн нэгдлээс бүрддэг.   

Эдгээр бодисуудыг (жишээлбэл нүүрстөрөгчийг) жижиглэн хуваасаар байгаад үндсэн бодисынхоо шинж чанарыг хадгалж үлдэж буй жижигхэн хэсгийг  элемент гэж нэрлэдэг. Өөрөөр хэлбэл нүүрстөрөгч бол элемент, хар тугалга бол элемент түүнчлэн алт ч гэсэн элемент юм. Жишээлбэл хар тугалга элемент нь хар тугалгын шинж чанарыг агуулсан цэвэр хар тугалга гэсэн элемент байна гэсэн үг. 

Одоогоор хүн төрөлхтөн бидний нээгээд байгаа элементүүд нь доорх зурагт үзүүлсэн үелэх системд хүснэгтлэгддэг. 

Элементийн Атом

Эдгээр элементүүдийг үүсгэдэг хамгийн энгийн нэгж нь атом юм. Эдгээр элементүүдийг цааш нь жижиглэн судалж үзвэл та эцэст нь нүүрстөрөгчийн атомыг олж авна. Бүхий л элементүүдийг жижиглэн хуваавал эцэст нь тухайн элемент бүрийн атомыг гаргаж авна. Эдгээр атомууд нь тухайн бодисынхоо шинж чанарыг агуулсаар байдаг. Атомууд нь хэмжээгээрээ маш жижигхэн юм.

Атом болон түүний хэмжээг жишээн дээр тайлбарлая:
Жишээлбэл хүний биеийн уснаас бусад ихэнх хэсэг нь нүүрстөрөгч байдаг (Үнэндээ ихэнх амьд биетэд нүүрстөрөгч маш ихээр агуулагддаг). Маш энгийн жишээ дурдахад бидний үс нүүрстөрөгчөөс бүтдэг. Бидний нэг ширхэг үсийг хөндлөн огтлоох харахад зөвхөн хөндлөн огтлол дагуу ойролцоогоор 1 сая орчим нүүрстөрөгчийн атом байдаг байна. Хэрвээ та үүнийг уншаад өөрийн толгойтой үснээсээ нэг ширхэгийг татаж гаргаад харвал магадгүй та үснийхээ өргөнийг нь харахад хэцүү байна гэдгийг мэдэх болно. Гэтэл энэхүү жижигхэн зүйлд (үсний хөндлөн огтлол дагуу) 1 сая нүүрстөрөгчийн атом байгаа гэсэн үг.

Атом юунаас бүтдэг вэ? Протон Нейтрон Электрон

Энэхүү асар жижигхэн атом нь Протон, Нейтрон, Электрон гэсэн энгийн жижиг хэсгүүдээс бүрддэг. Үнэндээ эдгээр жижиг хэсгүүд нь атомыг чухам ямар элементийн атом болохыг нь тодорхойлдог. Хэрвээ та эдгээр Протон, Нейтрон, Электрон гэсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд хэрхэн бүрэлдсэнээр тодорхойлогддог. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоог нь өөрчилвөл тухайн элементийн шинж чанар, хоорондын харилцан үйлчлэл нь мөн өөрчлөгдөхөөс гадна бүр цаашлаад тухайн элемент өөрөө ч өөрчлөгдөх боломжтой.

Протон: Энэ нь атомын цөм дотор байгаа протоны тоог заадаг. Протоны тоо нь элементийг тодорхойлдог.

Химийн үелэх систем дээр байгаа элементийн тэмдэглэгээний дээр орших атомын дугаар нь элемент дотор орших протоны тоог илэрхийлдэг.

Нүүрстөрөгч 6 протонтой.
Устөрөгч 1 протонтой.
Азот 7 протонтой.
Хүчилтөрөгч 8 протонтой гэх мэт. Хэрвээ та нүүрстөрөгчийн атом дээр 1 протон нэмбэл танд нүүрстөрөгч биш азот гэсэн элементийн цөм бий болно гэсэн үг.
Өөрөөр хэлбэл протоны дугаар нь атомын дугаартай тэнцүү.
Энэхүү атомын дугаар буюу протоны тоо нь элементийн шинж чанарыг тодорхойлдог.
Атомыг бий болгоход ордог өөр 2 бүрэлдэхүүн нь электрон болон нейтрон юм.

Атомыг загварчилж үзвэл атомын цөмд нь протон болон нейтрон оршин байдаг.

                                                C12                        C13                        C14

Дээрх зурагт үзүүлснээр улаан бөмбөлөгүүд нь нүүрстөрөгчийн цөм бөгөөд энд бүгд 6 протонтой байгааг анхаарна уу. Хэрэв 6 гаас ялгаатай тооны протон байвал энэ нь нүүрстөрөгч биш болно гэсэн үг. 

Харин эдгээрт өөр өөр тооны нейтронтой байгааг харж болно. Ингэснээр нейтроных нь тоо нь өөр байгаа учраас нүүрстөрөгчийн шинж чанар нь өөр өөр болно. Мөн түүнчлэн тухайн элементийн электроны тоо бас өөрчлөгдөж болно. Тухайн атомд орж буй нейтрон болон электроны тоо нь өөрчлөгдсөн ч гэсэн тухайн элемент хэвээрээ байх бөгөөд тухайн элементийн өөр нэгэн хувилбар нь үүсч байгаа гэж ойлгож болно. Өөрөөр хэлбэл тухайн атомыг бүрдүүлж буй нейтрон, электроны тоо өөрчлөгдөхөд тухайн элемент өөр элемент болохгүй. Гэвч хэрэв протоны тоо нь өөрчлөгдөвөл тухайн элемент нь өөр элемент болон хувирдаг. 

Дээр үзүүлсэн атомын цөмийн гадна талаар электрон байдаг. Ингэснээр атом үүснэ. 

Энд нүүрстөрөгч 12 буюу C12 бидний ахлах сургуульд атомын цөмийн гадна талд электро нь эргэлддэг гэж заадаг. Гэвч үнэн хэрэгтээ тийм байдаггүй бөгөөд атомын цөм дотор байгаа протон нь эерэг цэнэгтэй учраас цөмийн гадна талд байгаа электрон нь протон руу татагддаг учраас атомыг цөмийг тойрсон үсэрч байгаа мэт үйлдлийг хийдэг гэж хэлж болно. Эндээс харахад хэрэв атомын цөмд байгаа протоны тоо нь электроныхоо тоотой тэнцүү байвал энэ элемент нь саармаг цэнэгтэй болно. Хэрэв электроных нь тоо нь илүү байвал сөрөг цэнэгтэй, электроных тоо протоноос бага байвал эерэг цэнэгтэй элемент болдог. 

Мөн түүнчлэн өөр элементийн атом нь нүүрстөрөгчтэй урвалд орохдоо нүүрстөрөгчийн электроныг өөртөө татаж авах эсвэл нүүрстөрөгчид электрон өгөх гэх мэтээр хоорондоо урвалд ордог. 

Эх сурвалж: 

https://www.khanacademy.org/science/biology/chemistry--of-life

https://youtu.be/IFKnq9QM6_A