Struktura atoma — elementarne čestice tvari, elektroni, protoni, neutroni
Sva fizička tijela u prirodi izgrađena su od vrste materije koja se naziva materija. Tvari se dijele u dvije glavne skupine — jednostavne i složene tvari.
Složene tvari su one tvari koje se kemijskim reakcijama mogu razgraditi na druge, jednostavnije tvari. Za razliku od složenih tvari, jednostavne tvari su one koje se kemijski ne mogu rastaviti na još jednostavnije tvari.
Primjer složene tvari je voda, koja se kemijskom reakcijom može razgraditi na dvije druge, jednostavnije tvari - vodik i kisik. Što se tiče posljednje dvije, one se više ne mogu kemijski razložiti na jednostavnije tvari i stoga su jednostavne tvari, odnosno, drugim riječima, kemijski elementi.
U prvoj polovici 19. stoljeća u znanosti je postojala pretpostavka da su kemijski elementi nepromijenjene tvari koje nemaju međusobnu vezu. Međutim, ruski znanstvenik D. I. Mendeljejev (1834. — 1907.) prvi je put 1869. god.otkriva odnos kemijskih elemenata, pokazujući da kvalitativno svojstvo svakog od njih ovisi o njegovom kvantitativnom svojstvu - atomskoj težini.
Proučavajući svojstva kemijskih elemenata, D. I. Mendeljejev je primijetio da se njihova svojstva povremeno ponavljaju ovisno o njihovoj atomskoj težini. Tu je periodičnost prikazao u obliku tablice, koja je u nauku ušla pod imenom "Mendeljejevljev periodni sustav elemenata".
Ispod je Mendeljejevljev moderni periodni sustav kemijskih elemenata.
Atomi
Prema suvremenim znanstvenim pojmovima, svaki kemijski element sastoji se od skupa najsitnijih materijalnih (materijalnih) čestica koje nazivamo atomi.
Atom je najmanji djelić kemijskog elementa koji se više ne može kemijski razgraditi na druge, manje i jednostavnije materijalne čestice.
Atomi kemijskih elemenata različite prirode međusobno se razlikuju po fizikalno-kemijskim svojstvima, strukturi, veličini, masi, atomskoj težini, vlastitoj energiji i nekim drugim svojstvima. Na primjer, atom vodika oštro se razlikuje po svojim svojstvima i strukturi od atoma kisika, a potonji od atoma urana, i tako dalje.
Utvrđeno je da su atomi kemijskih elemenata izuzetno male veličine. Ako uvjetno pretpostavimo da atomi imaju sferni oblik, tada njihovi promjeri moraju biti jednaki stomilijuntom dijelu centimetra. Na primjer, promjer atoma vodika - najmanjeg atoma u prirodi - je stomilijunti dio centimetra (10-8 cm), a promjer najvećih atoma, na primjer, atoma urana, ne prelazi tri stotine milijunti dio centimetra (3 10-8 cm).Dakle, atom vodika je onoliko puta manji od kugle polumjera jedan centimetar, koliko je ova manja od kugle zemaljske.
Zbog vrlo male veličine atoma vrlo je mala i njihova masa. Na primjer, masa atoma vodika je m = 1,67· 10-24 To znači da jedan gram vodika sadrži oko 6·1023 atoma.
Za konvencionalnu mjernu jedinicu atomskih težina kemijskih elemenata uzima se 1/16 težine atoma kisika. U skladu s ovom atomskom težinom kemijskog elementa naziva se apstraktni broj koji pokazuje koliko je puta težina danog kemijskog elementa veća od 1/16 težine atoma kisika.
U periodnom sustavu elemenata D. I. Mendeljejeva dane su atomske težine svih kemijskih elemenata (vidi broj ispod naziva elementa). Iz ove tablice vidimo da je najlakši atom vodikov atom, koji ima atomsku težinu 1,008. Atomska težina ugljika je 12, kisika je 16, i tako dalje.
Što se tiče težih kemijskih elemenata, njihova atomska težina premašuje atomsku težinu vodika za više od dvjesto puta. Dakle, atomska vrijednost žive je 200,6, radija je 226, i tako dalje. Što je viši red brojeva koji zauzima kemijski element u periodnom sustavu elemenata, veća je atomska težina.
Većina atomskih težina kemijskih elemenata izražena je kao razlomci. To se donekle objašnjava činjenicom da se takvi kemijski elementi sastoje od skupa koliko vrsta atoma s različitim atomskim težinama, ali s istim kemijskim svojstvima.
Kemijski elementi koji zauzimaju isti broj u periodnom sustavu elemenata i stoga imaju ista kemijska svojstva, ali različite atomske težine nazivaju se izotopi.
Izotopi se nalaze u većini kemijskih elemenata, postoje dva izotopa, kalcij - četiri, cink - pet, kositar - jedanaest itd. Mnogi izotopi se dobivaju umjetnošću, neki od njih imaju veliku praktičnu važnost.
Elementarne čestice materije
Dugo se vremena vjerovalo da su atomi kemijskih elemenata granica djeljivosti materije, odnosno, takoreći, elementarni "građevinski blokovi" svemira. Suvremena znanost odbacuje ovu hipotezu utvrđujući da je atom bilo kojeg kemijskog elementa skup još manjih materijalnih čestica od samog atoma.
Prema elektronskoj teoriji strukture materije, atom bilo kojeg kemijskog elementa je sustav koji se sastoji od središnje jezgre oko koje kruže "elementarne" čestice materijala koje nazivamo elektroni. Jezgre atoma, prema općeprihvaćenim pogledima, sastoje se od skupa "elementarnih" materijalnih čestica - protona i neutrona.
Da bismo razumjeli građu atoma i fizikalno-kemijske procese u njima, potrebno je barem ukratko upoznati se s osnovnim karakteristikama elementarnih čestica koje izgrađuju atome.
Utvrđeno je da je elektron prava čestica s najmanjim negativnim električnim nabojem uočenim u prirodi.
Ako uvjetno pretpostavimo da elektron kao čestica ima sferni oblik, tada bi promjer elektrona trebao biti jednak 4 ·10-13 cm, odnosno desetke tisuća puta manji je od promjera svakog atoma.
Elektron, kao i svaka druga materijalna čestica, ima masu. "Masa mirovanja" elektrona, odnosno masa koju ima u stanju relativnog mirovanja, jednaka je mo = 9,1 · 10-28 G.
Izuzetno mala "masa mirovanja" elektrona ukazuje na to da su inercijska svojstva elektrona izuzetno slaba, što znači da elektron pod utjecajem izmjenične električne sile može oscilirati u prostoru s frekvencijom od mnogo milijardi perioda po drugi.
Masa elektrona je toliko mala da je potrebno 1027 jedinica da proizvede jedan gram elektrona. Da bismo imali barem neku fizičku predodžbu o ovom kolosalno velikom broju, navest ćemo primjer. Kad bi se jedan gram elektrona mogao poredati u ravnu liniju blizu jedan drugoga, tada bi oni tvorili lanac dug četiri milijarde kilometara.
Masa elektrona, kao i svake druge materijalne mikročestice, ovisi o brzini njegova kretanja. Elektron u stanju relativnog mirovanja ima "masu mirovanja" mehaničke prirode, sličnu masi bilo kojeg fizičkog tijela. Što se tiče "mase gibanja" elektrona, koja se povećava kako se povećava brzina njegovog gibanja, ona je elektromagnetskog podrijetla. To je zbog prisutnosti elektromagnetskog polja u pokretnom elektronu kao vrsti materije s masom i elektromagnetskom energijom.
Što se elektron brže giba, to se više očituju inercijska svojstva njegovog elektromagnetskog polja, veća je njegova masa, a time i njegova elektromagnetska energija. Budući da elektron sa svojim elektromagnetskim poljem predstavlja jedan organski povezan materijalni sustav, on prirodno je da se masa momenta elektromagnetskog polja elektrona izravno pripisuje samom elektronu.
Elektron, osim svojstava čestice, ima i valna svojstva.Eksperimentalno je utvrđeno da se tok elektrona, kao i svjetlosni tok, širi u obliku valovitog kretanja. Prirodu valnog gibanja toka elektrona u prostoru potvrđuju pojave interferencije i difrakcije elektronskih valova.
Elektronska interferencija Je pojava superpozicije elektronskih volja jedne na drugu i difrakcija elektrona — to je pojava savijanja elektronskih valova na rubovima uskog proreza kroz koji prolazi elektronska zraka. Dakle, elektron nije samo čestica, već «čestični val» čija duljina ovisi o masi i brzini elektrona.
Utvrđeno je da elektron, osim translatornog gibanja, vrši i rotacijsko gibanje oko svoje osi. Ova vrsta kretanja elektrona naziva se "spin" (od engleske riječi "spin" - vreteno). Kao rezultat tog kretanja, elektron, osim električnih svojstava zbog električnog naboja, dobiva i magnetska svojstva, nalikujući u tom pogledu na elementarni magnet.
Proton je realna čestica s pozitivnim električnim nabojem jednakim apsolutnoj vrijednosti električnom naboju elektrona.
Masa protona je 1,67 ·10-24 r, odnosno približno 1840 puta veća od "mase mirovanja" elektrona.
Za razliku od elektrona i protona, neutron nema električni naboj, odnosno električki je neutralna "elementarna" čestica materije. Masa neutrona praktički je jednaka masi protona.
Elektroni, protoni i neutroni koji čine atome međusobno djeluju. Konkretno, elektroni i protoni privlače jedni druge kao čestice sa suprotnim električnim nabojem.Pritom se elektron od elektrona i proton od protona odbijaju kao čestice s istim električnim nabojem.
Sve te električki nabijene čestice međusobno djeluju kroz svoja električna polja. Ta su polja posebna vrsta materije koja se sastoji od skupa elementarnih materijalnih čestica zvanih fotoni. Svaki foton ima strogo definiranu količinu energije (kvant energije) svojstvenu sebi.
Interakcija čestica električno nabijenih materijalnih materijala odvija se međusobnom izmjenom fotona. Sila međudjelovanja električki nabijenih čestica obično se naziva električna sila.
Neutroni i protoni u jezgrama atoma također međusobno djeluju. No, to međudjelovanje među njima više se ne odvija kroz električno polje, budući da je neutron električki neutralna čestica tvari, već kroz tzv. nuklearno polje.
Ovo polje je također posebna vrsta materije koja se sastoji od skupa elementarnih materijalnih čestica koje nazivamo mezoni... Interakcija neutrona i protona odvija se kroz međusobnu izmjenu mezona. Sila međudjelovanja između neutrona i protona naziva se nuklearna sila.
Utvrđeno je da nuklearne sile djeluju u jezgrama atoma na iznimno malim udaljenostima — oko 10-13 cm.
Nuklearne sile uvelike premašuju električne sile međusobnog odbijanja protona u jezgri atoma. To dovodi do činjenice da su u stanju ne samo nadvladati sile međusobnog odbijanja protona unutar jezgri atoma, već i stvoriti vrlo jake sustave jezgri iz skupa protona i neutrona.
Stabilnost jezgre svakog atoma ovisi o omjeru dviju sukobljenih sila — nuklearne (međusobno privlačenje protona i neutrona) i električne (međusobno odbijanje protona).
Snažne nuklearne sile koje djeluju u jezgrama atoma doprinose pretvaranju neutrona i protona jednih u druge. Ove interakcije neutrona i protona odvijaju se kao rezultat oslobađanja ili apsorpcije lakših elementarnih čestica, primjerice mezona.
Čestice koje razmatramo nazivamo elementarnim jer se ne sastoje od skupa drugih, jednostavnijih čestica materije. No, pritom ne smijemo zaboraviti da se oni mogu transformirati jedni u druge, nastati na račun drugoga. Dakle, ove čestice su neke složene formacije, odnosno njihova elementarna priroda je uvjetna.
Kemijska struktura atoma
Najjednostavniji atom po svojoj strukturi je atom vodika. Sastoji se od skupa samo dvije elementarne čestice — protona i elektrona. Proton u sustavu atoma vodika ima ulogu središnje jezgre oko koje elektron rotira u određenoj orbiti. Na sl. Slika 1 shematski prikazuje model atoma vodika.
Riža. 1. Dijagram strukture atoma vodika
Ovaj model samo je gruba aproksimacija stvarnosti. Činjenica je da elektron kao "val čestica" nema volumen oštro omeđen od vanjske sredine. A to znači da ne treba govoriti o nekoj točnoj linearnoj orbiti elektrona, već o nekoj vrsti elektronskog oblaka. U tom slučaju elektron najčešće zauzima neku srednju liniju oblaka, koja je jedna od njegovih mogućih orbita u atomu.
Treba reći da sama orbita elektrona nije strogo nepromjenjiva i stacionarna u atomu - ona također, zbog promjene mase elektrona, čini određeno rotacijsko kretanje. Stoga je kretanje elektrona u atomu relativno komplicirano. Budući da jezgra atoma vodika (protona) i elektron koji kruži oko nje imaju suprotne električne naboje, oni se privlače.
Istodobno, slobodna energija elektrona, rotirajući oko jezgre atoma, razvija centrifugalnu silu koja ga nastoji ukloniti iz jezgre. Stoga su električna sila međusobnog privlačenja jezgre atoma i elektrona i centrifugalna sila koja djeluje na elektron suprotne sile.
U ravnoteži njihov elektron zauzima relativno stabilan položaj u nekoj orbiti u atomu. Budući da je masa elektrona vrlo mala, da bi se uravnotežila sila privlačenja jezgre atoma, on se mora vrtjeti ogromnom brzinom jednakom oko 6·1015 okretaja u sekundi. To znači da se elektron u sustavu atoma vodika, kao i svaki drugi atom, kreće duž svoje orbite linearnom brzinom većom od tisuću kilometara u sekundi.
U normalnim uvjetima, elektron se vrti u atomu te vrste u orbiti najbližoj jezgri. Istovremeno, ima minimalnu moguću količinu energije. Ako se iz ovog ili onog razloga, na primjer, pod utjecajem drugih materijalnih čestica koje su napale atomski sustav, elektron pomakne na orbitu koja je udaljenija od atoma, tada će već imati nešto veću količinu energije.
Međutim, elektron ostaje u ovoj novoj orbiti beznačajno vrijeme, nakon čega se vrti natrag u orbitu najbližu jezgri atoma.Tijekom tog tijeka predaje svoj višak energije u obliku kvanta magnetskog zračenja—energije zračenja (slika 2).
Riža. 2. Kada se elektron kreće iz udaljene orbite u orbitu bližu jezgri atoma, on emitira kvantu energije zračenja
Što više energije elektron prima izvana, to se više kreće u orbitu koja je najudaljenija od jezgre atoma, i to je veća količina elektromagnetske energije koju emitira kada se okreće u orbitu najbližu jezgri.
Mjerenjem količine energije koju emitira elektron tijekom prijelaza iz različitih orbita u onu najbližu jezgri atoma, bilo je moguće ustanoviti da elektron u sustavu atoma vodika, kao iu sustavu svakog drugog atom, ne može ići u slučajnu orbitu, u strogo određenu sukladno ovoj energiji koju prima pod utjecajem vanjske sile. Orbite koje elektron može zauzeti u atomu nazivamo dopuštenim orbitalama.
Budući da su pozitivni naboj jezgre atoma vodika (naboj protona) i negativni naboj elektrona brojčano jednaki, njihov ukupni naboj je nula. To znači da je atom vodika u svom normalnom stanju električki neutralna čestica.
To vrijedi za atome svih kemijskih elemenata: atom bilo kojeg kemijskog elementa u svom normalnom stanju je električki neutralna čestica zbog numeričke jednakosti pozitivnih i negativnih naboja.
Budući da jezgra atoma vodika sadrži samo jednu "elementarnu" česticu - proton, takozvani maseni broj ove jezgre jednak je jedinici. Maseni broj jezgre atoma bilo kojeg kemijskog elementa je ukupan broj protona i neutrona koji čine tu jezgru.
Prirodni vodik uglavnom se sastoji od skupa atoma s masenim brojem jednakim jedan. Međutim, on također sadrži drugu vrstu atoma vodika, s masenim brojem jednakim dva. Jezgre ovih teških atoma vodika, zvanih deuteroni, sastoje se od dvije čestice, protona i neutrona. Ovaj izotop vodika naziva se deuterij.
Prirodni vodik sadrži vrlo male količine deuterija. Na svakih šest tisuća lakih atoma vodika (maseni broj jednak jedan), postoji samo jedan atom deuterija (teški vodik). Postoji još jedan izotop vodika, super-teški vodik koji se zove tricij. U jezgri atoma ovog izotopa vodika nalaze se tri čestice: proton i dva neutrona, međusobno vezani nuklearnim silama. Maseni broj jezgre atoma tricija je tri, odnosno atom tricija je tri puta teži od lakog atoma vodika.
Iako atomi vodikovih izotopa imaju različite mase, ipak imaju ista kemijska svojstva, na primjer, lagani vodik, stupajući u kemijsku reakciju s kisikom, tvori s njim složenu tvar - vodu. Isto tako, izotop vodika, deuterij, spaja se s kisikom i nastaje voda, koja se, za razliku od obične vode, naziva teškom vodom. Teška voda se široko koristi u proizvodnji nuklearne (atomske) energije.
Dakle, kemijska svojstva atoma ne ovise o masi njihove jezgre, već samo o građi elektronske ljuske atoma. Budući da atomi lakog vodika, deuterija i tricija imaju isti broj elektrona (po jedan za svaki atom), ti izotopi imaju ista kemijska svojstva.
Nije slučajno da kemijski element vodik zauzima prvi broj u periodnom sustavu elemenata.Činjenica je da postoji neka veza između broja svakog elementa u periodnom sustavu elemenata i veličine naboja na jezgri atoma tog elementa. Može se formulirati na sljedeći način: redni broj svakog kemijskog elementa u periodnom sustavu elemenata numerički je jednak pozitivnom naboju jezgre tog elementa, a time i broju elektrona koji kruže oko nje.
Budući da vodik zauzima prvi broj u periodnom sustavu elemenata, to znači da je pozitivan naboj jezgre njegovog atoma jednak jedinici i da se jedan elektron okreće oko jezgre.
Kemijski element helij je drugi u periodnom sustavu elemenata. To znači da ima pozitivan električni naboj jezgre jednak dvjema jedinicama, odnosno njegova jezgra mora sadržavati dva protona, au elektronskoj ljusci atoma - dvije elektrode.
Prirodni helij sastoji se od dva izotopa — teškog i lakog helija. Maseni broj teškog helija je četiri. To znači da osim dva gore spomenuta protona, u jezgru teškog atoma helija moraju ući još dva neutrona. Što se tiče lakog helija, njegov maseni broj je tri, odnosno u sastav njegove jezgre bi osim dva protona trebao ući još jedan neutron.
Utvrđeno je da je u prirodnom heliju broj lakih atoma helija približno jedan milijunti dio teških atoma gena. Na sl. 3 prikazuje shematski model atoma helija.
Riža. 3. Dijagram strukture atoma helija
Daljnje kompliciranje strukture atoma kemijskih elemenata posljedica je povećanja broja protona i neutrona u jezgrama tih atoma i istodobno povećanja broja elektrona koji rotiraju oko jezgri (slika 4). Pomoću periodnog sustava elemenata lako je odrediti broj elektrona, protona i neutrona koji čine različite atome.
Riža. 4. Sheme konstrukcije atomskih jezgri: 1 — helij, 2 — ugljik, 3 — kisik
Redovni broj kemijskog elementa jednak je broju protona u jezgri atoma i ujedno broju elektrona koji kruže oko jezgre. Što se tiče atomske težine, ona je približno jednaka masenom broju atoma, odnosno broju protona i neutrona uzetih zajedno u jezgri. Stoga, oduzimanjem broja koji je jednak atomskom broju elementa od atomske težine elementa, moguće je odrediti koliko se neutrona nalazi u određenoj jezgri.
Utvrđeno je da se jezgre lakih kemijskih elemenata, koje u svom sastavu imaju jednak broj protona i neutrona, odlikuju vrlo velikom čvrstoćom, jer su nuklearne sile u njima relativno velike. Na primjer, jezgra teškog atoma helija izuzetno je izdržljiva jer se sastoji od dva protona i dva neutrona koji su međusobno povezani snažnim nuklearnim silama.
Jezgre atoma težih kemijskih elemenata već sadrže u svom sastavu nejednak broj protona i neutrona, zbog čega je njihova veza u jezgri slabija nego u jezgrama lakih kemijskih elemenata. Jezgre ovih elemenata mogu se relativno lako razdvojiti kada se bombardiraju atomskim "projektilima" (neutroni, jezgre helija itd.).
Što se tiče najtežih kemijskih elemenata, posebno radioaktivnih, njihove jezgre karakteriziraju tako niske snage da se spontano raspadaju na svoje sastavne dijelove. Na primjer, atomi radioaktivnog elementa radija, koji se sastoji od kombinacije 88 protona i 138 neutrona, spontano se raspadaju i postaju atomi radioaktivnog elementa radona. Atomi potonjeg se pak raspadaju na svoje sastavne dijelove, prelazeći u atome drugih elemenata.
Nakon što smo se ukratko upoznali sa sastavnim dijelovima jezgri atoma kemijskih elemenata, razmotrimo strukturu elektronskih ljuski atoma. Kao što znate, elektroni mogu kružiti oko jezgri atoma samo u strogo određenim orbitama. Štoviše, toliko su grupirani u elektronskoj ljusci svakog atoma da se mogu razlikovati pojedinačne elektronske ljuske.
Svaka ljuska može sadržavati određeni broj elektrona, koji ne prelazi strogo određeni broj. Tako, na primjer, u prvoj elektronskoj ljusci najbližoj jezgri atoma mogu biti najviše dva elektrona, u drugoj - ne više od osam elektrona, itd.
Najstabilniju elektronsku ljusku imaju oni atomi kod kojih su vanjske elektronske ljuske potpuno ispunjene. To znači da atom čvrsto drži sve svoje elektrone i ne treba primati dodatnu količinu istih izvana. Na primjer, atom helija ima dva elektrona koji potpuno ispunjavaju prvu elektronsku ljusku, a atom neona ima deset elektrona, od kojih prva dva potpuno ispunjavaju prvu elektronsku ljusku, a ostatak - drugu (slika 5).
Riža. 5. Dijagram strukture atoma neona
Stoga atomi helija i neona imaju prilično stabilne elektronske ljuske, ne teže ih mijenjati na bilo koji kvantitativni način. Takvi elementi su kemijski inertni, odnosno ne stupaju u kemijsku interakciju s drugim elementima.
Međutim, većina kemijskih elemenata ima atome kod kojih vanjske elektronske ljuske nisu potpuno ispunjene elektronima. Na primjer, atom kalija ima devetnaest elektrona, od kojih osamnaest potpuno ispunjava prve tri ljuske, a devetnaesti elektron je u sljedećoj, nepopunjenoj elektronskoj ljusci. Slabo punjenje četvrte elektronske ljuske elektronima dovodi do činjenice da jezgra atoma vrlo slabo drži najudaljeniji - devetnaesti elektron, pa se potonji može lako ukloniti iz atoma. …
Ili, na primjer, atom kisika ima osam elektrona, od kojih dva potpuno ispunjavaju prvu ljusku, a preostalih šest se nalazi u drugoj ljusci. Dakle, za potpuni završetak izgradnje druge elektronske ljuske u atomu kisika nedostaju samo dva elektrona. Stoga atom kisika ne samo da čvrsto drži svojih šest elektrona u drugoj ljusci, već također ima sposobnost privući dva nedostajuća elektrona k sebi kako bi ispunio svoju drugu elektronsku ljusku. To postiže kemijskim spajanjem s atomima takvih elemenata u kojima su vanjski elektroni slabo povezani s njihovim jezgrama.
Kemijski elementi čiji atomi nemaju vanjske elektronske slojeve potpuno ispunjene elektronima u pravilu su kemijski aktivni, odnosno dobrovoljno stupaju u kemijsku interakciju.
Dakle, elektroni u atomima kemijskih elemenata raspoređeni su u strogo definiranom redoslijedu, a svaka promjena u njihovom prostornom rasporedu ili količini u elektronskoj ljusci atoma dovodi do promjene fizikalno-kemijskih svojstava potonjeg.
Jednakost broja elektrona i protona u atomskom sustavu razlog je zašto je njegov ukupni električni naboj jednak nuli. Ako se naruši jednakost broja elektrona i protona u atomskom sustavu, tada atom postaje električki nabijen sustav.
Atom u čijem je sustavu poremećena ravnoteža suprotnih električnih naboja zbog činjenice da je izgubio dio svojih elektrona ili ih je, obrnuto, dobio višak, nazivamo ion.
Naprotiv, ako atom stekne višak elektrona, postaje negativan ion. Na primjer, atom klora koji je primio jedan dodatni elektron postaje jednostruko nabijeni negativni ion klora Cl-... Atom kisika koji je primio dva dodatna elektrona postaje dvostruko nabijeni negativni ion kisika O, i tako dalje.
Atom koji je postao ion postaje električki nabijen sustav u odnosu na vanjski okoliš. A to znači da je atom počeo posjedovati električno polje, zajedno s kojim čini jedan materijalni sustav, i kroz to polje provodi električnu interakciju s drugim električno nabijenim česticama materije - ionima, elektronima, pozitivno nabijenim jezgrama atoma, itd.
Sposobnost različitih iona da se međusobno privlače razlog je njihovog kemijskog spajanja, tvoreći složenije čestice materije – molekule.
U zaključku treba napomenuti da su dimenzije atoma vrlo velike u usporedbi s dimenzijama stvarnih čestica od kojih se sastoje. Jezgra najsloženijeg atoma, zajedno sa svim elektronima, zauzima milijardni dio volumena atoma. Jednostavna računica pokazuje da ako se jedan kubni metar platine može pritisnuti tako čvrsto da unutaratomski i međuatomski prostori nestanu, tada će se dobiti volumen jednak otprilike jednom kubnom milimetru.