budowa układu okresowego

Grupy klasyfikacji pierwiastków w XIX wieku:
mK = 39u
mRb = ?
mCs = 133u

mRb = (mK+mCs)/2 = 86u

Twórcą układu okresowego był D. Mendelejew. Układał pierwiastki według rosnących mas atomowych: wyjątki to Ar i K oraz Co i Ni. O właściwościach pierwiastków nie decyduje masa atomowa lecz budowa wewnętrzna atomu, której przejawem jest liczba atomowa.

Prawo okresowości - właściwości chemiczne pierwiastków ułożonych według rosnącej liczby atomowej zmieniają się okresowo.

Układ okresowy składa się z:
-pionowych kolumn zwanych grupami:
                                              -grupy główne: od I, II i od XIII do XVIII
                                              -grupy poboczne: od III do XII
-poziomych szeregów zwanych okresami

Konfiguracja elektronowa atomów i jonów

Jak widać z wyżej umieszczonego diagramu, kolejność obsadzania kolejnych poziomów energetycznych (orbitali) nie jest liniowa. Trzeba pamiętać,że np po 3p kolejnym poziomem NIE jest 3d lecz poziom 4s, po którym dopiero następuje poziom 3d. Dlatego właśnie 4s może być szybciej obsadzone elektronami niż poziom 3d, gdyż posiada mniejszą energię,a co za tym idzie elektron obsadzający ten poziom też ma mniejszą energię (czyli to powiązanie będzie bardziej trwałe niż 3d).

Przykładowa konfiguracja dla jonów (kation - jon o ładunku dodatnim, anion - jon o ładunku ujemnym):
w poprzednim poście są przedstawione konfiguracje elektronowe obojętnych atomów - tu zostanie przedstawiona konfiguracja jonu:

chloru (Cl)

(¹⁷Cl) K²(1s²) L⁸(2s² 2p⁶) M⁷(3s² 3p⁵) + 1e^- -----> Cl^- (K²(1s²) L⁸(2s² 2p⁶) M⁷(3s² 3p⁶) => [Ar] =Cl^-

widać,że gdy chlor przyjmie jeden elektron, staje się on anionem chlorkowym i jego konfiguracja elektronowa przybiera konfigurację elektronową Argonu. Mają wtedy jednakową konfigurację, a różnią się jedynie tym,że anion chlorkowy posiada jeden proton mniej niż atom argonu.

Stany kwantowe elektronów w atomach

Zakaz Pauliego – w atomie NIE mogą istnieć 2 elektrony o identycznych stanach kwantowych, tzn o jednakowych wartościach liczb kwantowych – oznacza to, że muszą się różnić co najmniej jedną liczbą kwantową (np spinową liczbą kwantową).

Obrazowanie orbitali w pełni obsadzonych:

Orbital s = 2 elektrony ( strzałki obrazują elektrony i ich kierunek określa,że mają przeciwne spiny)

↑↓

Orbitale p = 6 elektronów

↑↓

↑↓

↑↓

Orbitale d = 10 elektronów

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

Orbitale f = 14 elektronów

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

Reguła Hunda – liczba niesparowanych elektronów w danej podpowłoce powinna być możliwie największa. Pary elektronów tworzą się dopiero po zapełnieniu się wszystkich poziomów danej podpowłoki przez elektrony niesparowane.

Dla wodoru (₁H) :

K¹ -----> 1s¹

↑

Dla helu (₂He) :

K² -----> 1s²

↑↓

Dla litu (₃Li) :

K² L¹ -----> 1s² 2s¹

↑↓

↑

Dla berylu (₄Be) :

K² L² -----> 1s² 2s²

↑↓

↑↓

Dla boru (₅B) :

K² L³ -----> 1s² 2s² 2p¹

↑↓

↑↓

↑

Dla węgla (₆C) :

K² L⁴ -----> 1s² 2s² 2p²

↑↓

↑↓

↑

↑

Dla azotu (₇N) :

K² L⁵ -----> 1s² 2s² 2p³

↑↓

↑↓

↑

↑

↑

Dla glinu (₁₃Al) :

K² L⁶ M³ -----> 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

Dla fosforu (₁₅P) :

K² L⁶ M⁵ -----> 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

↑

↑

Elementy mechaniki kwantowej - w ujęciu jakościowym

Podstawy teorii kwantowej:

-dualizm korpuskularno-falowy:

Teoria Newtona	Teoria Huygensa
Światło to strumień cząstek materialny(korpuskuł)	Światło jest zbiorem fal o określonych długościach
Charakter korpuskularny światła	Charakter falowy światła

-zasada nieoznaczoności Heisenberga – nie można jednocześnie określić jednocześnie położenia i pędu elektronu w atomie ( a przynajmniej z zadowalającą dokładnością. Wielkości te ze sobą komutują, gdy mierzymy jedną wielkość to naruszamy tak mocno badany układ,że otrzymana druga wartość jest obarczona dość dużym błędem)

-orbital atomowy – obszar wokół jądra atomowego, w którym istnieje największe prawdopodobieństwo (90%) znalezienia elektronu

Stan elektronu w atomie jest definiowany przez takie wielkości jak:

-energia,

-moment pędu.

Elektron w atomie opisuje się za pomocą funkcji falowej: ψ (czyt. psi)

Każdy elektron w atomie opisywany jest przez 4 liczby kwantowe: główna liczba kwantowa, poboczna liczba kwantowa, magnetyczna liczba kwantowa i spinowa liczba kwantowa.

n – główna liczba kwantowa, określa energię elektronu, czyli odległość elektronu od jądra i związana jest z numerem powłoki.

Patrząc od jądra, kolejne powłoki elektronowe nazywane są literami: K, L, M, N, O, P, Q.

A kolejnym literom przypisana jest odpowiednia liczna n(główna l.k.):

dla powłoki K, n=1

dla powłoki L, n=2

dla powłoki M, n=3

dla powłoki N, n=4

dla powłoki O, n=5

dla powłoki P , n=6

dla powłoki Q, n=7

Czyli im dalej od jądra znajduje się elektron(na dalszej powłoce) tym główna liczba kwantowa jest większa.

l-poboczna liczba kwantowa(orbitalna liczba kwantowa), związana jest z orbitalnym momentem pędu elektronu – określa podpowłokę i kształt orbitalu.

0 ≤ l ≤ n-1 

 

n = 1 -----> l=0 (podpowłoka – s [ma kształt kuli])

n = 2   -----> l = 0 (s)

                     l = 1 (podpowłoka - p (są trzy: px, py, pz) [kształt dwóch połączonych kul])

n = 3   -----> l = 0 (s)

                     l = 1 (p)

                     l = 2 (podpowłoka -d (jest ich pięć: d_xy, d_xz, d_yz, d_x² _-y², d_z²)

 n = 4   -----> l = 0 (s)

                      l = 1 (p)

                      l = 2 (d)

                      l = 3 (podpowłoka - f (jest ich 7)

m - magnetyczna liczba kwantowa, związana jest z zachowaniem elektronu w zewnętrznym polu magnetycznym

-l ≤ m ≤ l

 (s) l = 0   m = 0

(p) l = 1   m = -1; 0; 1

(d) l = 2   m = -2; -1; 0; 1; 2

(f) l = 3   m = -3;  -2; -1; 0; 1; 2; 3

m_s – spinowa liczba kwantowa, określa własny moment pędu elektronu (można powiedzieć,że określa obrót "wokół własnej osi")

m_s = -¹/₂ ; ¹/₂ -to oznacza,że na każdym orbitalu mogą się znaleźć 2 elektrony ( o przeciwnych spinach)

 

Symbol powłoki	n	l	m	ms	Liczba stanów kwantowych (liczba elektronów)
K	1	0	0	-1/2 ; 1/2	2
L	2	0 1	-1 0 1	-1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2	8
M	3	0 1 2	-2 -1 0 1 2	-1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2 -1/2 ; 1/2	18

Reguła Fajansa i czas połowicznego rozpadu

Reguła Fajansa: 

– w trakcie promieniowania α liczba atomowa danego pierwiastka zmniejsza się o 2 i dany pierwiastek przemienia się w inny będący w układzie 2 pozycje w lewo,

-podczas przemiany +β pierwiastek przemienia się w pierwiastek będący zaraz na lewo obok niego,

-podczas promieniowania – β pierwiastek przechodzi w pierwiastek będący zaraz po jego prawej stronie w okresowym pierwiastków chemicznych.

Zadanie

Jądro ₈₄²¹⁸Po przekształciło się w wyniku kolejnych przemian w jądro ₈₄²¹⁴Po. Podać jakie cząstki zostały wyemitowane + równania reakcji.

₈₄²¹⁸Po ---> ₈₂²¹⁴Pb + ₂⁴ α

₈₂²¹⁴Pb ---> ₈₃²¹⁴Bi + _-1⁰ β

₈₃²¹⁴Bi ---> ₈₄²¹⁴Po + _-1⁰ β

Odp: Zostały wyemitowane cząstki: α, i dwie – β.

Czas połowicznego rozpadu – czas, po którym połowa atomów danego pierwiastka promieniotwórczego ulega rozpadowi.

Zadanie

Okres połowicznego rozpadu pewnego pierwiastka promieniotwórczego wynosi 15 dni. Po jakim czasie pozostanie 12,5% jąder tego pierwiastka?

Po 15 dniach pozostanie 50%, po 30 połowa z 50% czyli 25%,a po kolejnych 15 dniach polowa z 25% czyli 12,5%. 

Odp: Po 45 dniach

Zadanie

Czas połowicznego zaniku izotopu wynosi 5 dni. Jego masa początkowa to 16g. Ile pierwiastka rozpadnie się w ciągu 15 dni?

Po 5 dniach rozpadnie się 8g i 8g zostanie, po kolejnych pięciu czyli 10 jeszcze 4g się rozpadną,a po 15 dniach rozpadnie się jeszcze 2 gramy. W sumie: 8+4+2 = 14g

Odp:Rozpadowi uległo 14g pierwiastka.

Promieniotwórczość naturalna

Zjawisko promieniotwórczości naturalnej.

W miarę wzrostu liczby nukleonów (protony + neutrony) konieczna jest coraz większa liczba neutronów w stosunku do liczby protonów. Istnieje jedna pewna graniczna liczba protonów (Z >> 82) powyżej której jądra atomowe stają się nie trwałe i ulegają samorzutnemu rozpadowi. W wyniku tego rozpadu powstają jądra innych pierwiastków. Procesowi temu towarzyszy emisja cząstek: α, β oraz γ. Taki rozpad nazywamy rozpadem promieniotwórczym,a zjawisko promieniotwórczością naturalną.

Izotopy promieniotwórcze są w różnym stopniu trwałe. Ich trwałość charakteryzuje czas połowicznego rozpadu. Jest to czas, po którym połowa liczby atomów izotopu promieniotwórczego ulega rozpadowi.

Rodzaje promieniowania: α, β oraz γ i ich właściwości.

-promieniowanie α – są to jądra ₂⁴He (₂⁴ α) ,

-promieniowanie -β – są to elektrony e^- (_-1⁰ β)

-promieniowanie + β – są to pozytony e⁺ (₊₁⁰ β)

-promieniowanie γ – promieniowanie elektromagnetyczne

W polu magnetycznym promieniowania zachowują się następująco:

-promieniowanie α w polu magnetycznym odchyla się w stronę ujemnego bieguna (gdyż są to jądra atomowe,a jak wiadomo w jądrach jest tylko ładunek dodatni pochodzący od protonów)

-promieniowanie -β w polu magnetycznym odchyla się w stronę dodatniego bieguna, gdyż jest to strumień elektronów,a więc cząstek ujemnie naładowanych (przeciwne ładunki się przyciągają,a jednakowe się odpychają – warto pamiętać)

-promieniowanie γ – nie odchyla się w polu magnetycznym

Przemianie α ulegają pierwiastki o liczbie masowej A>>210 (równej/większej)

_Z/AX → _Z-2/A-4Y + _24/ α

W wyniku przemiany α powstaje pierwiastek o liczbie atomowej mniejszej o 2 i liczbie masowej mniejszej o 4. Jednocześnie zachodzi emisja cząsteczki α.

_88/226Ra → _86/222Rn + _2/4 α

Przemianie -β ulegają pierwiastki, które posiadają nadwyżkę neutronów nad protonami.

_Z/AX → _Z+/1AY + _-1/0 β

W wyniku rozpadu -β powstaje pierwiastek o liczbie atomowej większej o 1. Liczba masowa nie ulega zmianie. Wydziela się również cząsteczka -β.

Przemianie +β ulegają pierwiastki, których jądra posiadają nadmiar protonów nad neutronami. Nie występują w naturze (są sztucznie przygotowywane).

_Z/AX → _Z-1/AY + _+1/0 β

W wyniku przemiany +β powstaje pierwiastek o liczbie atomowej o 1 większej oraz cząsteczka +β (czyli pozyton)

_6/11C → _5/11B + _+1/0 β

Izotopy i ich zastosowania

Izotopy - są to atomy o takiej samej liczbie atomowej lecz różniące się liczbą masową. Mówiąc jaśniej mają taką samą ilość protonów lecz różnią się ilością neutronów.

Pierwiastek - jest zbiorem atomów o takiej samej liczbie atomowej. Czyli jest zbiorem swoich izotopów. Wyjątkami są:

                      -sód (Na)

                      - glin (Al)

                      - fluor (F)

                      - jod (J)

Wodór posiada 3 izotopy (nawet otrzymały swoje nazwy):

-H (prot)            skład jądra: 1 proton                            liczba masowa: 1

-D (deuter)        skład jądra: 1 proton, 1 neutron             liczba masowa: 2

-T (tryt)             skład jądra: 1 proton, 2 neutrony           liczba masowa: 3

Ciekawostka: gdy mówi się "ciężka woda" - odnosi się to do obecności cząsteczek D2O (tlenek dideuteru ;)

Nuklid - jest to zbiór atomów o takiej samej liczbie protonów i neutronów.

Masa atomowa pierwiastka - jest wartością średnią wynikającą z zawartości procentowej jego izotopów.

m_a(E) = (m₁%*A₁ + m₂%*A₂ + ...+ m_n%*A_n) / 100%

gdzie:

m_a(E) = masa atomowa pierwiastka

-m₁,m₂,... - zawartość procentowa izotopu

-A₁,A₂ ,... - liczba masowa izotopu

I tak dla przykładu:

Zadanie. Oblicz masę atomową pierwiastka chloru wiedząc,że jego izotop ³⁵Cl występuje w 75,53%,a izotop ³⁷C w 24,47%.

Dane:

m₁% = 75,53%

m₂% = 24,47%

A₁ = 35u

A₂ = 37u

Rozwiązanie:

m_a(E) = (75,53% * 35u + 24,47% * 37u)/100%

m_a(E) = 35,48u

Odp: Masa atomowa pierwiastka chloru wynosi  35,48u.

Zadanie. Oblicz zawartość procentową izotopów azotu wiedząc,że posiada on tylko dwa izotopy: ¹⁴N i ¹⁵N.

Dane:

A₁ = 14

A₂ = 15

m_a(E) = 14,0067u (odczytana z układu okresowego pierwiastków chemicznych)

m_a(E) = (m₁% * A₁ + m₂% * A₂) / 100%

Mamy dwie niewiadome i tylko jedno równanie,więc nie uda nam się wyliczyć pożądanej wartości. Musimy więc coś zmienić. Wiemy,że:

m₁% + m₂% = 100%

zatem:

m₁% = x

m₂% = 100% - x

i otrzymujemy:

m_a(E) = (x* A₁ + (100% - x)* A₂) / 100%

mnożąc obie strony równania przez 100% dostajemy:

m_a(E) * 100% = x* A₁ + (100% - x)* A₂

podstawiając wartości otrzymujemy:

14,0067 * 100% = 14x + 100*15 – 15x

1400,67 % = -x + 1500 %

-x = -99,33 %

x = 99,33 %

a więc:

m₁% = 99,33 %

m₂% = 100% - 99,33 % = 0,67 %

Odp: Izotop azotu ¹⁴N ma zawartość 99,33 % , a izotop ¹⁵N 0,67 %.

Zastosowanie:

-izotopy promieniotwórcze stosowane są w diagnostyce medycznej np. ¹³¹I, ⁹⁹Tc, ²⁰K, które umożliwiają wykrycie zmian chorobotwórczych w organach wewnętrznych

-promieniotwórczy kobalt ⁶⁰Co, technet ⁹⁹Tc i rad ²²⁶Ra, służą w terapii onkologicznej do niszczenia komórek nowotworowych poprzez naświetlanie

-izotopy promieniotwórcze również są stosowane do badania struktur materiałów, szczelności rur i przewodów, wykrywania ukrytych wad w materiałach w technice

-dzięki izotopom ustala się wiek materiałów pochodzenia naturalnego (np. skóra, skała, kości) na podstawie liczby pierwiastków promieniotwórczych, głównie jest to izotop węgla ¹⁴C.

Obliczanie masy cząsteczkowej

Oblicz masy cząsteczkowe:

Cl₂ , HNO₃ , Al(OH)₃ , Ca₃(PO₄)₂

Korzystając z mas zawartych w układzie okresowym pierwiastków możemy obliczyć bez problemu masy podanych cząsteczek.

I tak dla cząsteczki chloru:
m(Cl₂) = 2 * 35,5u =  71u (właściwie tylko dla chloru nie zaokrąglamy masy do liczby całkowitej tylko podajemy ją z zaokrągleniem do dziesiątych części po przecinku)

Dla cząsteczki kwasu azotowego (V):

m( HNO₃) = 1*1u +  1* 14u + 3 * 16u = 63u

Dla cząsteczki wodorotlenku glinu:

m(Al(OH)₃) = 1*27u + 3*16u + 3*1u = 78u

Dla cząsteczki fosforanu(V) wapnia:

m(Ca₃(PO₄)₂) =  3*40u + 2*31u + 8*16u = 310u

Jak widać w zamieszczonych powyżej przykładach obliczeń widać,że aby obliczyć masę danej cząsteczki musimy zsumować masy atomowe (wyrażone w unitach) wszystkich atomów, z których składa się dana cząsteczka. I tak dla fosforanu (V) wapnia w cząsteczce mamy 3 atomy wapnia(Ca), i dwie grupy fosforanowe (PO₄), czyli mamy 2 atomy fosforu (P) i 8 atomów tlenu (O).

Zad. Oblicz masę atomu siarki (S) i masę cząsteczki kwasu siarkowego (VI) H₂SO₄.

                          1u ---------- 1,66 * 10^(-24)g

32u ---------- x

Przy zapisywaniu proporcji należy szczególną uwagę zwrócić na to aby wartości, które znajdują się pod sobą zawierały te same jednostki (jeżeli po prawej stronie na górze użyliśmy gramów to wynik po prawej na dole też będzie w gramach)

x = [1,66 * 10^(-24)g *32u]/1u

x = 53,12 * 10^(-24)g    <- to jest nasza masa atomu siarki w gramach, bo w unitach jest podana w układzie okresowym

m(H₂SO₄) = 2*1u + 1*32u + 4*16u = 98u

 _{Masa cząsteczki kwasu siarkowego (VI) wynosi 98 unitów}

Obliczanie mas atomowych

Najprostszym i najłatwiejszym sposobem dla obliczania mas atomowych są proporcje. Ich zaletą jest to,że tak na prawdę nie trzeba uczyć się jak z nich korzystać,bo ich stosowanie jest intuicyjne. Przedstawię je w najprostszy sposób zanim przejdziemy do konkretnych przykładów chemicznych.

Wiemy,że jeden litr wody waży jeden kilogram. Przyjmijmy, że chcemy wiedzieć ile będzie ważyć 5 litrów wody. W tym celu tworzymy proporcję:

1L --------- 1kg

5L --------- x kg

Ten zapis możemy odczytać w następujący sposób: jeden litr to jeden kilogram, 5 litrów to nie wiadomo ile kilogramów. Jeżeli chcemy rozwiązać to proporcję musimy wymnożyć jej składniki na krzyż:

1L * x kg = 5L * 1kg

dzieląc obie strony tego równania przez 1L, otrzymujemy:

x kg = (5L * 1kg)/1L

po wykonaniu działań otrzymujemy wynik:

x = 5 [kg]

Co oznacza, że 5 litrów wody waży 5 kilogramów.

Gdy już wiemy jak się posługiwać proporcjami przejdziemy do zadań.

Zad. Obliczyć masy atomowe:

a) Fe

b) O

wiedząc, że masa żelaza równa jest 9,27 * 10_^-23g ,a masa tlenu wynosi 2,66 * 10_^-23g

a) 1u ---------- 1,66*10^_-24g

xu ---------- 9,27 * 10_^-23g

1u * 9,27 * 10_^-23g = 1,66*10^_-24g * xu

x = (1u * 9,27 * 10_^-23g)/ 1,66*10^_-24g

x = 55,84 [u]

b) 1u ---------- 1,66*10^_-24g

xu ---------- 2,66 * 10^_-23g

1u * 2,66 * 10_^-23g = 1,66*10_^-24g * xu

x = (1u * 2,66 * 10_^-23g )/ 1,66*10_^-24g

x = 16 [u]

Masa atomowa lub cząsteczkowa jest to względna masa wyrażana w unitach.

Masa cząsteczkowa równa jest sumie mas atomowych pierwiastków wchodzących w jej skład.

Liczba atomowa a liczba masowa

1. Masa i rozmiary atomu.
          Atomy mają średnicę rzędu 10^-9 [m]  lub 10^-10 [m]. Ich masy są również znikome. Masa atomu lub cząsteczki jest to bezwzględna masa wyrażona w gramach (g) lub kilogramach (kg).

2. Atomowa jednostka masy.
          Gdy mówimy o pojedynczych atomach lub cząsteczkach używamy o wiele wygodniejszej jednostki masowej niż kilogramy i gram (z powodu tak małych ich wartości w tych jednostkach),tą jednostką są unity.
1u jest międzynarodową jednostką masy atomowej (jest to 1/12 masy izotopu węgla ¹²C).

1u = 1,66*10^(-24)g

3.Liczba atomowa a liczba masowa.

                                                                            

X - dowolnie wybrany pierwiastek chemiczny

A - liczba masowa (liczba dodanych do siebie protonów i neutronów - razem nazywamy je nukleonami)

Z - liczba atomowa - informuje o liczbie protonów,a co za tym idzie (dla obojętnego atomu) także o liczbie elektronów.

I tak na przykład sód (Na) w górnym indeksie posiada liczbę 23,a w dolnym 11. Oznacza to, że posiada:
-11 protonów ( 11 p)
-11 elektronów (11 e)
-12 neutronów (12 n) (23-11=12)

Przykład dla Mn - manganu A=55 i Z=25
-25 protonów
-25elektronów
-30 neutronów (55-25 = 30)

Przykład dla Br - bromu A=80 Z=35
-35 protonów
-35 elektronów
-45 neutronów (80-35 = 45)

Budowa atomu

            Na początek trochę historii ;)

Ewolucja poglądów o budowie materii:

-Demokryt z Abdery, filozof grecki, twórca teorii atomistycznej
-Arystoteles, twórca teorii o 4 pierwiastkach: woda, ogień, powietrze, ziemia
-J. Dalton, twórca współczesnej teorii atomistycznej - przyjął że jest ona zbudowana z atomów, będących niepodzielnymi, sprężystymi kulami (tzw. „model kuli bilardowej”) 1808 rok
-Tomson - odkrył elektron, 1896 rok
-Henri Becquerel - odkrył promieniotwórczość, 1903 rok
-M. Curie-Skłodowska - odkrycia pierwiastków promieniotwórczych
-Rutherford i Bohr - planetarny model budowy atomu (taki jaki sobie zazwyczaj wyobrażamy myśląc o atomach :)
-nastanie czasów mechaniki kwantowej - pierwsze teorie dotyczące mechaniki kwantowej powstały na początku XX wieku - wtedy też powstało równanie Schrodingera.

          Czas przejść do konkretnych rzeczy, a więc do tytułowej budowy atomu. Na rysunku znajduję się atom węgla jako pomoc w wyobrażeniu sobie budowy atomu. Każdy atom składa się z jądra atomowego i chmury elektronowej otaczającej owo jądro. W skład jądra atomowego wchodzą protony i neutrony. W skład chmury elektronowej jak sama nazwa wskazuje wchodzą elektrony. Elektrony krążą wokoło nieruchomego jądra.

Proton - jest to cząstka elementarna o masie równej 0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 674 kg,  czyli 1,0073 u (u- unit, atomowa jednostka masy, która jest definiowana jako dwunasta część masy jądra atomu węgla. Protony niosą ze sobą jednostkowy ładunek dodatni o E = 1,6 * 10^(-19) C

Neutron - cząstka elementarna o masie równej  0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 675 kg, czyli 1,0087 u. Ta cząstka elementarna nie niesie ze sobą ładunku elektrycznego.

Elektron - Cząstka elementarna o masie 1836 razy mniejszej od masy protonu. Posiada jednostkowy ładunek ujemny równy tak jak w wypaku protonu 1,6 * 10^(-19) C

Rozmiary jądra atomowego są niewielkie nawet w porównaniu do promienia (rozmiaru) atomu. Promieńjądra atomowego mieści się w granicach [10^(-13)]-[10^(-14)] m (dziesięć do potęgi minus trzynaście metra). Natomiast promień atomowy, czyli obszar po jakim poruszają się elektrony oddalone od jądra sięga około 10^(-10) m (czyli jednego Angstrema). Żeby łatwo sobie wyobrazić jakiego rzędu są to różnice należy wyobrazić sobie główkę od szpiki o średnicy 1milimetra i przywiązany do niej sznurek o długości 10 metrów z ciężarkiem na końcu. Zataczany przez ten ciężarek promień odpowiadałby promieniowi atomu o jądrze wielkości tej główki (czyli 1 mm).