Zgradba atomov — elementarni delci snovi, elektroni, protoni, nevtroni
Vsa fizična telesa v naravi so sestavljena iz vrste materije, imenovane snov. Snovi delimo v dve glavni skupini — enostavne in kompleksne snovi.
Kompleksne snovi so tiste snovi, ki jih je mogoče s kemičnimi reakcijami razgraditi na druge, enostavnejše snovi. Za razliko od kompleksnih snovi so enostavne snovi tiste, ki jih kemično ni mogoče razgraditi na še enostavnejše snovi.
Primer kompleksne snovi je voda, ki jo lahko s kemično reakcijo razgradimo na dve drugi, enostavnejši snovi - vodik in kisik. Zadnji dve pa se kemično ne moreta več razgraditi na enostavnejše snovi in sta zato enostavni snovi ali z drugimi besedami kemični elementi.
V prvi polovici 19. stoletja je v znanosti obstajala domneva, da so kemični elementi nespremenjene snovi, ki med seboj nimajo skupnega razmerja. Vendar pa je ruski znanstvenik D. I. Mendelejev (1834-1907) prvič leta 1869razkriva odnos kemijskih elementov, ki kaže, da je kvalitativna značilnost vsakega od njih odvisna od njegove kvantitativne značilnosti - atomske teže.
D. I. Mendeleev je pri preučevanju lastnosti kemičnih elementov opazil, da se njihove lastnosti občasno ponavljajo glede na njihovo atomsko težo. To periodičnost je prikazal v obliki tabele, ki je v znanost vstopila pod imenom "mendelejevski periodični sistem elementov".
Spodaj je Mendelejev sodoben periodni sistem kemijskih elementov.
Atomi
Po sodobnih znanstvenih konceptih je vsak kemijski element sestavljen iz zbirke najmanjših materialnih (materialnih) delcev, imenovanih atomi.
Atom je najmanjši del kemičnega elementa, ki ga ni več mogoče kemično razgraditi na druge, manjše in enostavnejše materialne delce.
Atomi različnih kemijskih elementov se med seboj razlikujejo po fizikalno-kemijskih lastnostih, strukturi, velikosti, masi, atomski teži, lastni energiji in nekaterih drugih lastnostih. Na primer, atom vodika se po svojih lastnostih in zgradbi močno razlikuje od atoma kisika, slednji pa od atoma urana itd.
Ugotovljeno je, da so atomi kemičnih elementov izjemno majhni. Če pogojno predpostavimo, da imajo atomi sferično obliko, potem mora biti njihov premer enak stomilijoninkam centimetra. Na primer, premer vodikovega atoma - najmanjšega atoma v naravi - je sto milijoninka centimetra (10-8 cm), premer največjih atomov, na primer atoma urana, pa ne presega tristo milijoninke centimetra (3 10-8 cm).Zato je vodikov atom tolikokrat manjši od krogle s polmerom en centimeter, kolikor je ta manjša od globusa.
Zaradi zelo majhne velikosti atomov je zelo majhna tudi njihova masa. Na primer, masa atoma vodika je m = 1,67·10-24. To pomeni, da en gram vodika vsebuje približno 6·1023 atomov.
Za konvencionalno mersko enoto atomske mase kemičnih elementov je vzeta 1/16 mase atoma kisika. V skladu s to atomsko maso kemičnega elementa se imenuje abstraktno število, ki označuje, kolikokrat je teža danega kemičnega elementa večja od 1/16 teže atoma kisika.
V periodnem sistemu elementov D. I. Mendelejeva so podane atomske teže vseh kemičnih elementov (glej številko pod imenom elementa). Iz te tabele vidimo, da je najlažji atom vodikov atom, ki ima atomsko težo 1,008. Atomska teža ogljika je 12, kisika 16 in tako naprej.
Kar zadeva težje kemične elemente, njihova atomska teža več kot dvestokrat presega atomsko težo vodika. Torej je atomska vrednost živega srebra 200,6, radija 226 in tako naprej. Višji kot je številčni red, ki ga zaseda kemični element v periodnem sistemu elementov, večja je atomska teža.
Večina atomskih mas kemičnih elementov je izražena kot delna števila. To je do neke mere razloženo z dejstvom, da so takšni kemični elementi sestavljeni iz niza koliko vrst atomov z različnimi atomskimi utežmi, vendar z enakimi kemičnimi lastnostmi.
Kemijski elementi, ki zasedajo isto številko v periodnem sistemu elementov in imajo zato enake kemijske lastnosti, vendar z različno atomsko težo, se imenujejo izotopi.
Izotope najdemo v večini kemijskih elementov, obstajata dva izotopa, kalcij - štirje, cink - pet, kositer - enajst itd. Veliko izotopov je pridobljenih z umetnostjo, nekateri od njih imajo velik praktični pomen.
Elementarni delci snovi
Dolgo časa je veljalo, da so atomi kemičnih elementov meja deljivosti materije, to je tako rekoč elementarni "gradnik" vesolja. Sodobna znanost zavrača to hipotezo z ugotovitvijo, da je atom katerega koli kemijskega elementa skupek še manjših materialnih delcev kot sam atom.
Po elektronski teoriji zgradbe snovi je atom katerega koli kemičnega elementa sistem, sestavljen iz osrednjega jedra, okoli katerega krožijo "elementarni" delci materiala, imenovani elektroni. Jedra atomov so po splošno sprejetih pogledih sestavljena iz niza "elementarnih" materialnih delcev - protonov in nevtronov.
Da bi razumeli zgradbo atomov in fizikalno-kemijske procese v njih, se je treba vsaj na kratko seznaniti z osnovnimi lastnostmi elementarnih delcev, ki sestavljajo atome.
Ugotovljeno je, da je elektron pravi delec z najmanjšim negativnim električnim nabojem v naravi.
Če pogojno predpostavimo, da ima elektron kot delec sferično obliko, potem mora biti premer elektrona enak 4 · 10-13 cm, to je desettisočkrat manjši od premera vsakega atoma.
Elektron ima tako kot vsak drug materialni delec maso. "Masa mirovanja" elektrona, to je masa, ki jo ima v stanju relativnega mirovanja, je enaka mo = 9,1 · 10-28 G.
Izjemno majhna "mirovalna masa" elektrona kaže, da so inercialne lastnosti elektrona izjemno šibke, kar pomeni, da lahko elektron pod vplivom izmenične električne sile niha v prostoru s frekvenco več milijard obdobij na drugo.
Masa elektrona je tako majhna, da je potrebnih 1027 enot za proizvodnjo enega grama elektronov. Da bi imeli vsaj nekaj fizične predstave o tem kolosalno velikem številu, bomo dali primer. Če bi lahko en gram elektronov razporedili v ravno črto blizu drug drugega, bi tvorili štiri milijarde kilometrov dolgo verigo.
Masa elektrona, tako kot vsakega drugega materialnega mikrodelca, je odvisna od hitrosti njegovega gibanja. Elektron v stanju relativnega mirovanja ima "maso mirovanja" mehanske narave, podobno masi katerega koli fizičnega telesa. Kar zadeva "maso gibanja" elektrona, ki se povečuje z večanjem hitrosti njegovega gibanja, je elektromagnetnega izvora. To je posledica prisotnosti elektromagnetnega polja v gibajočem se elektronu kot vrsti snovi z maso in elektromagnetno energijo.
Hitreje ko se elektron giblje, bolj se kažejo inercialne lastnosti njegovega elektromagnetnega polja, večja je masa le-tega in s tem tudi njegova elektromagnetna energija.Ker elektron s svojim elektromagnetnim poljem predstavlja en sam organsko povezan materialni sistem, je naravno, da se masa gibalne količine elektromagnetnega polja elektrona neposredno pripiše elektronu samemu.
Elektron ima poleg lastnosti delca tudi valovne lastnosti.Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da se tok elektronov, tako kot svetlobni tok, širi v obliki valovnega gibanja. Naravo valovnega gibanja toka elektronov v prostoru potrjujejo pojavi interference in difrakcije elektronskih valov.
Elektronska interferenca Je pojav superpozicije elektronskih volj drug na drugega in elektronska difrakcija — to je pojav upogibanja elektronskih valov na robovih ozke reže, skozi katero prehaja elektronski žarek. Zato elektron ni samo delec, ampak »val delca«, katerega dolžina je odvisna od mase in hitrosti elektrona.
Ugotovljeno je bilo, da elektron poleg translacijskega gibanja izvaja tudi rotacijsko gibanje okoli svoje osi. Ta vrsta gibanja elektronov se imenuje "spin" (iz angleške besede "spin" - vreteno). Zaradi tega gibanja dobi elektron poleg električnih lastnosti zaradi električnega naboja tudi magnetne lastnosti in v tem pogledu spominja na elementarni magnet.
Proton je realni delec s pozitivnim električnim nabojem, ki je po absolutni vrednosti enak električnemu naboju elektrona.
Masa protona je 1,67 ·10-24 r, kar je približno 1840-krat večja od "mirovalne mase" elektrona.
Za razliko od elektrona in protona nevtron nima električnega naboja, to je, da je električno nevtralen »elementarni« delec snovi. Masa nevtrona je praktično enaka masi protona.
Elektroni, protoni in nevtroni, ki sestavljajo atome, medsebojno delujejo. Zlasti elektroni in protoni se privlačijo kot delci z nasprotnimi električnimi naboji.Hkrati se elektron od elektrona in proton od protona odbijata kot delca z enakim električnim nabojem.
Vsi ti električno nabiti delci medsebojno delujejo prek svojih električnih polj. Ta polja so posebna vrsta materije, sestavljena iz zbirke elementarnih materialnih delcev, imenovanih fotoni. Vsak foton ima v sebi strogo določeno količino energije (energijski kvant).
Interakcija delcev električno nabitih materialov poteka preko medsebojne izmenjave fotonov. Silo interakcije električno nabitih delcev običajno imenujemo električna sila.
Nevtroni in protoni v jedrih atomov medsebojno delujejo tudi med seboj. Vendar ta interakcija med njima ne poteka več prek električnega polja, saj je nevtron električno nevtralen delec snovi, temveč prek t.i. jedrsko polje.
Tudi to polje je posebna vrsta materije, sestavljena iz zbirke elementarnih materialnih delcev, imenovanih mezoni... Interakcija nevtronov in protonov poteka preko izmenjave mezonov med seboj. Silo interakcije med nevtroni in protoni imenujemo jedrska sila.
Ugotovljeno je bilo, da jedrske sile delujejo v jedrih atomov na zelo majhnih razdaljah - približno 10-13 cm.
Jedrske sile močno presegajo električne sile medsebojnega odbijanja protonov v jedru atoma. To vodi k dejstvu, da so sposobni ne samo premagati sile medsebojnega odbijanja protonov znotraj jeder atomov, ampak tudi ustvariti zelo močne sisteme jeder iz zbirke protonov in nevtronov.
Stabilnost jedra katerega koli atoma je odvisna od razmerja dveh nasprotujočih si sil - jedrske (medsebojna privlačnost protonov in nevtronov) in električne (medsebojno odbijanje protonov).
Močne jedrske sile, ki delujejo v jedrih atomov, prispevajo k pretvorbi nevtronov in protonov drug v drugega. Te interakcije nevtronov in protonov potekajo kot posledica sproščanja ali absorpcije lažjih osnovnih delcev, na primer mezonov.
Delce, ki jih obravnavamo, imenujemo osnovni, ker niso sestavljeni iz skupka drugih, enostavnejših delcev snovi. Toda hkrati ne smemo pozabiti, da se lahko preobrazijo drug v drugega, nastanejo na račun drugega. Tako so ti delci nekatere kompleksne tvorbe, to je, da je njihova elementarna narava pogojna.
Kemična zgradba atomov
Najpreprostejši atom v svoji strukturi je atom vodika. Sestavljen je iz zbirke samo dveh osnovnih delcev - protona in elektrona. Proton v sistemu vodikovega atoma igra vlogo osrednjega jedra, okoli katerega se vrti elektron po določeni orbiti. Na sl. 1 shematično prikazuje model vodikovega atoma.
riž. 1. Diagram zgradbe vodikovega atoma
Ta model je le grob približek realnosti. Dejstvo je, da elektron kot »val delcev« nima prostornine, ostro omejene od zunanjega okolja. In to pomeni, da ne bi smeli govoriti o neki natančni linearni orbiti elektrona, ampak o nekakšnem elektronskem oblaku. V tem primeru elektron najpogosteje zavzame neko srednjo linijo oblaka, ki je ena od njegovih možnih orbit v atomu.
Povedati je treba, da sama orbita elektrona ni strogo nespremenljiva in stacionarna v atomu - tudi zaradi spremembe mase elektrona naredi določeno rotacijsko gibanje. Zato je gibanje elektrona v atomu relativno zapleteno. Ker imata jedro vodikovega atoma (protona) in elektron, ki kroži okoli njega, nasprotna električna naboja, se privlačita.
Istočasno prosta energija elektrona, ki se vrti okoli jedra atoma, razvije centrifugalno silo, ki jo želi odstraniti iz jedra. Zato sta električna sila medsebojnega privlačenja med jedrom atoma in elektronom ter centrifugalna sila, ki deluje na elektron, nasprotni sili.
V ravnovesju zavzema njihov elektron razmeroma stabilen položaj v neki orbiti v atomu. Ker je masa elektrona zelo majhna, se mora za uravnoteženje sile privlačnosti jedra atoma vrteti z ogromno hitrostjo, ki je enaka približno 6·1015 vrtljajem na sekundo. To pomeni, da se elektron v sistemu atoma vodika, kot vsak drug atom, giblje po svoji orbiti z linearno hitrostjo, ki presega tisoč kilometrov na sekundo.
V normalnih pogojih se elektron vrti v atomu te vrste v tirnici, ki je najbližja jedru. Hkrati ima najmanjšo možno količino energije. Če se elektron iz takšnih ali drugačnih razlogov, na primer pod vplivom drugih materialnih delcev, ki so vdrli v atomski sistem, premakne v orbito, ki je bolj oddaljena od atoma, potem bo že imel nekoliko večjo količino energije.
Vendar pa elektron ostane v tej novi orbiti zanemarljivo količino časa, potem pa se zavrti nazaj v orbito, ki je najbližja jedru atoma.Med tem potekom odda svojo odvečno energijo v obliki kvanta magnetnega sevanja – sevalne energije (slika 2).
riž. 2. Ko se elektron premakne iz oddaljene orbite v orbito, ki je bližje jedru atoma, odda kvant sevalne energije
Več energije kot prejme elektron od zunaj, bolj se premika v orbito, ki je najbolj oddaljena od jedra atoma, in večjo količino elektromagnetne energije oddaja, ko se vrti v orbito, ki je najbližje jedru.
Z merjenjem količine energije, ki jo odda elektron med prehodom iz različnih orbit v tisto, ki je najbližje jedru atoma, je bilo mogoče ugotoviti, da elektron v sistemu vodikovega atoma, tako kot v sistemu katerega koli drugega atom, ne more iti v naključno orbito, v strogo določeno skladno s to energijo, ki jo prejme pod vplivom zunanje sile. Orbite, ki jih lahko elektron zasede v atomu, imenujemo dovoljene orbite.
Ker sta pozitivni naboj jedra atoma vodika (naboj protona) in negativni naboj elektrona številčno enaka, je njun skupni naboj enak nič. To pomeni, da je vodikov atom v normalnem stanju električno nevtralen delec.
To velja za atome vseh kemijskih elementov: atom katerega koli kemijskega elementa je v normalnem stanju električno nevtralen delec zaradi numerične enakosti pozitivnih in negativnih nabojev.
Ker jedro atoma vodika vsebuje samo en "elementarni" delec - proton, je tako imenovano masno število tega jedra enako ena. Masno število jedra atoma katerega koli kemičnega elementa je skupno število protonov in nevtronov, ki sestavljajo to jedro.
Naravni vodik je sestavljen predvsem iz zbirke atomov z masnim številom, ki je enako ena. Vendar pa vsebuje tudi drugo vrsto vodikovih atomov z masnim številom, ki je enako dvema. Jedra teh težkih atomov vodika, imenovanih devteroni, so sestavljena iz dveh delcev, protona in nevtrona. Ta izotop vodika se imenuje devterij.
Naravni vodik vsebuje zelo majhne količine devterija. Na vsakih šest tisoč lahkih atomov vodika (masno število enako ena) je samo en atom devterija (težki vodik). Obstaja še en izotop vodika, super težki vodik, imenovan tritij. V jedru atoma tega vodikovega izotopa so trije delci: proton in dva nevtrona, ki jih med seboj vežejo jedrske sile. Masno število jedra atoma tritija je tri, kar pomeni, da je atom tritija trikrat težji od atoma lahkega vodika.
Čeprav imajo atomi vodikovih izotopov različne mase, imajo še vedno enake kemijske lastnosti, na primer lahki vodik, ki vstopi v kemično reakcijo s kisikom, z njim tvori kompleksno snov - vodo. Prav tako se izotop vodika, devterij, poveže s kisikom in nastane voda, ki jo za razliko od navadne vode imenujemo težka voda. Težka voda se pogosto uporablja pri proizvodnji jedrske (atomske) energije.
Zato kemijske lastnosti atomov niso odvisne od mase njihovih jeder, temveč le od zgradbe elektronske ovojnice atoma. Ker imajo atomi lahkega vodika, devterija in tritija enako število elektronov (enega za vsak atom), imajo ti izotopi enake kemijske lastnosti.
Ni naključje, da kemični element vodik zaseda prvo številko v periodnem sistemu elementov.Dejstvo je, da obstaja določena povezava med številom vsakega elementa v periodnem sistemu elementov in velikostjo naboja na jedru atoma tega elementa. Lahko ga formuliramo takole: zaporedna številka vsakega kemijskega elementa v periodnem sistemu elementov je številčno enaka pozitivnemu naboju jedra tega elementa in s tem številu elektronov, ki krožijo okoli njega.
Ker vodik zavzema prvo številko v periodnem sistemu elementov, to pomeni, da je pozitivni naboj jedra njegovega atoma enak ena in da en elektron kroži okoli jedra.
Kemični element helij je drugi v periodnem sistemu elementov. To pomeni, da ima pozitiven električni naboj jedra, ki je enak dvema enotama, to pomeni, da mora njegovo jedro vsebovati dva protona, v elektronski lupini atoma pa dve elektrodi.
Naravni helij je sestavljen iz dveh izotopov - težkega in lahkega helija. Masno število težkega helija je štiri. To pomeni, da morata poleg zgoraj omenjenih dveh protonov v jedro atoma težkega helija vstopiti še dva nevtrona. Kar zadeva lahki helij, je njegovo masno število tri, to pomeni, da mora poleg dveh protonov v sestavo njegovega jedra vstopiti še en nevtron.
Ugotovljeno je bilo, da je v naravnem heliju število lahkih atomov helija približno ena milijoninka težkih atomov gena. Na sl. 3 prikazuje shematski model atoma helija.
riž. 3. Diagram zgradbe atoma helija
Nadaljnje zapletanje zgradbe atomov kemičnih elementov je posledica povečanja števila protonov in nevtronov v jedrih teh atomov in hkrati povečanja števila elektronov, ki se vrtijo okoli jeder (slika 4). Z uporabo periodnega sistema elementov je enostavno določiti število elektronov, protonov in nevtronov, ki sestavljajo različne atome.
riž. 4. Sheme konstrukcije atomskih jeder: 1 - helij, 2 - ogljik, 3 - kisik
Redno število kemijskega elementa je enako številu protonov v jedru atoma in hkrati številu elektronov, ki krožijo okoli jedra. Atomska teža je približno enaka masnemu številu atoma, to je številu protonov in nevtronov skupaj v jedru. Če torej od atomske teže elementa odštejemo število, ki je enako atomskemu številu elementa, je mogoče določiti, koliko nevtronov vsebuje dano jedro.
Ugotovljeno je bilo, da se jedra lahkih kemičnih elementov, ki imajo v svoji sestavi enako število protonov in nevtronov, odlikujejo po zelo visoki trdnosti, saj so jedrske sile v njih razmeroma velike. Na primer, jedro težkega helijevega atoma je izjemno vzdržljivo, ker je sestavljeno iz dveh protonov in dveh nevtronov, ki jih povezujejo močne jedrske sile.
Jedra atomov težjih kemičnih elementov že vsebujejo v svoji sestavi neenakomerno število protonov in nevtronov, zato je njihova vez v jedru šibkejša kot v jedrih lahkih kemičnih elementov. Jedra teh elementov se lahko razmeroma enostavno razcepijo, če jih obstreljujemo z atomskimi "izstrelki" (nevtroni, helijeva jedra itd.).
Kar zadeva najtežje kemične elemente, zlasti radioaktivne, je za njihova jedra značilna tako nizka trdnost, da spontano razpadejo na svoje sestavne dele. Na primer, atomi radioaktivnega elementa radija, sestavljenega iz kombinacije 88 protonov in 138 nevtronov, spontano razpadejo in postanejo atomi radioaktivnega elementa radona. Atomi slednjih se nato razgradijo na svoje sestavne dele in preidejo v atome drugih elementov.
Ko smo se na kratko seznanili s sestavnimi deli jeder atomov kemičnih elementov, razmislimo o strukturi elektronskih lupin atomov. Kot veste, se lahko elektroni vrtijo okoli jeder atomov le v strogo določenih orbitah. Poleg tega so v elektronski lupini vsakega atoma tako združeni, da je mogoče razlikovati posamezne elektronske lupine.
Vsaka lupina lahko vsebuje določeno število elektronov, ki ne presegajo strogo določenega števila. Tako sta na primer v prvi elektronski lupini, ki je najbližja jedru atoma, lahko največ dva elektrona, v drugi - ne več kot osem elektronov itd.
Najstabilnejšo elektronsko lupino imajo tisti atomi, pri katerih so zunanje elektronske lupine popolnoma zapolnjene. To pomeni, da atom trdno drži vse svoje elektrone in mu ni treba prejemati dodatne količine od zunaj. Na primer, atom helija ima dva elektrona, ki popolnoma zapolnita prvo elektronsko lupino, atom neona pa ima deset elektronov, od katerih prva dva popolnoma zapolnita prvo elektronsko lupino, preostali pa drugo (slika 5).
riž. 5. Diagram zgradbe atoma neona
Zato imajo atomi helija in neona precej stabilne elektronske lupine, ki jih ne nagibajo k kvantitativnemu spreminjanju. Takšni elementi so kemično inertni, to pomeni, da ne vstopajo v kemično interakcijo z drugimi elementi.
Vendar ima večina kemičnih elementov atome, pri katerih zunanje elektronske lupine niso popolnoma napolnjene z elektroni. Na primer, atom kalija ima devetnajst elektronov, od katerih jih osemnajst popolnoma zapolnjuje prve tri lupine, devetnajsti elektron pa je v naslednji, nezapolnjeni elektronski lupini. Šibko polnjenje četrte elektronske lupine z elektroni vodi do dejstva, da jedro atoma zelo slabo drži najbolj zunanji - devetnajsti elektron, zato ga je mogoče zlahka odstraniti iz atoma. …
Ali pa ima na primer atom kisika osem elektronov, od katerih dva popolnoma zapolnita prvo lupino, preostalih šest pa se nahaja v drugi lupini. Tako za popolno dokončanje gradnje druge elektronske lupine v atomu kisika manjkata le dva elektrona. Zato atom kisika ne le trdno drži svojih šest elektronov v drugi lupini, ampak ima tudi sposobnost, da k sebi pritegne dva manjkajoča elektrona, da zapolni svojo drugo elektronsko lupino. To doseže s kemično kombinacijo z atomi takih elementov, v katerih so zunanji elektroni šibko povezani z njihovimi jedri.
Kemični elementi, katerih atomi nimajo zunanjih elektronskih plasti, popolnoma napolnjenih z elektroni, so praviloma kemično aktivni, to je, da prostovoljno vstopijo v kemično interakcijo.
Torej so elektroni v atomih kemičnih elementov razporejeni v strogo določenem vrstnem redu in vsaka sprememba njihove prostorske razporeditve ali količine v elektronski lupini atoma povzroči spremembo fizikalno-kemijskih lastnosti slednjega.
Enakost števila elektronov in protonov v atomskem sistemu je razlog, da je njegov skupni električni naboj enak nič. Če je enakost števila elektronov in protonov v atomskem sistemu porušena, postane atom električno nabit sistem.
Atom, v sistemu katerega je porušeno ravnovesje nasprotnih električnih nabojev zaradi dejstva, da je izgubil del svojih elektronov ali, nasprotno, pridobil njihov presežek, se imenuje ion.
Nasprotno, če atom pridobi presežno število elektronov, postane negativni ion. Na primer, atom klora, ki je prejel en dodatni elektron, postane enojno nabit negativni klorov ion Cl-... Atom kisika, ki je prejel dva dodatna elektrona, postane dvojno nabit negativni kisikov ion O itd.
Atom, ki je postal ion, postane električno nabit sistem glede na zunanje okolje. In to pomeni, da je atom začel imeti električno polje, skupaj s katerim tvori enoten materialni sistem, in prek tega polja izvaja električno interakcijo z drugimi električno nabitimi delci snovi - ioni, elektroni, pozitivno nabitimi jedri atomov, itd.
Sposobnost različnih ionov, da se medsebojno privlačijo, je razlog, da se kemično povezujejo in tvorijo kompleksnejše delce snovi – molekule.
Za zaključek je treba poudariti, da so dimenzije atoma zelo velike v primerjavi z dimenzijami dejanskih delcev, iz katerih so sestavljeni. Jedro najkompleksnejšega atoma skupaj z vsemi elektroni zavzema milijardo prostornine atoma. Preprost izračun pokaže, da če lahko en kubični meter platine stisnemo tako močno, da izginejo znotrajatomski in medatomski prostori, potem dobimo prostornino, ki je enaka približno enemu kubičnemu milimetru.