Definicja atomu i przykłady

Czy antymateria i egzotyczne atomy naprawdę istnieją?

KTSDESIGN / NAUKA BIBLIOTEKA ZDJĘĆ / Getty Images

Atom jest strukturą definiującą an element , którego nie można złamać żadnymi środkami chemicznymi. A typowy atom składa się z jądra naładowanego dodatnio protony i elektrycznie neutralne neutrony z ujemnie naładowanym elektrony orbitujące wokół tego jądra. Jednak atom może składać się z pojedynczego protonu (tj. protium izotop wodoru ) jako jądro. The liczba protonów definiuje tożsamość atomu lub jego elementu.

Rozmiar, masa i ładunek atomu

Rozmiar atomu zależy od tego, ile ma protonów i neutronów, a także od tego, czy ma elektrony. Typowy rozmiar atomu wynosi około 100 pikometrów lub około jednej dziesięciomiliardowej części metra. Większość objętości to pusta przestrzeń, z obszarami, w których mogą znajdować się elektrony. Małe atomy są zwykle sferycznie symetryczne, ale nie zawsze dotyczy to większych atomów. W przeciwieństwie do większości diagramów atomów, elektrony nie zawsze krążą wokół jądra po okręgu.

Atomy mogą mieć masę od 1,67 x 10^-27kg (dla wodoru) do 4,52 x 10^-25kg dla superciężkich jąder promieniotwórczych. Masa jest prawie całkowicie spowodowana protonami i neutronami, ponieważ przyczyniają się do tego elektrony znikoma masa do atomu.

Atom, który ma taką samą liczbę protonów i elektronów, nie ma ładunku elektrycznego netto. Brak równowagi w liczbie protonów i elektronów tworzy jon atomowy. Tak więc atomy mogą być neutralne, dodatnie lub ujemne.

Odkrycie

Koncepcja, że ​​materia może składać się z małych jednostek, istnieje od czasów starożytnej Grecji i Indii. W rzeczywistości słowo „atom” zostało ukute w starożytnej Grecji. Jednak istnienie atomów nie zostało udowodnione, dopóki Johna Daltona eksperymenty na początku XIX wieku. W XX wieku możliwe stało się „zobaczenie” pojedynczych atomów za pomocą skaningowej mikroskopii tunelowej.

Chociaż uważa się, że elektrony powstały na bardzo wczesnych etapach powstawania Wielkiego Wybuchu we Wszechświecie, jądra atomowe uformowały się dopiero trzy minuty po eksplozji. Obecnie najpowszechniejszym typem atomu we wszechświecie jest wodór, chociaż z biegiem czasu będą istnieć coraz większe ilości helu i tlenu, prawdopodobnie w obfitości wyprzedzając wodór.

Antymateria i egzotyczne atomy

Większość materii spotykanej we wszechświecie składa się z atomy z dodatnimi protonami, neutralnymi neutronami i ujemnymi elektronami. Istnieje jednak cząstka antymaterii dla elektronów i protonów o przeciwnych ładunkach elektrycznych.

Pozytrony to dodatnie elektrony, a antyprotony to ujemne protony. Teoretycznie atomy antymaterii może istnieć lub zostać stworzony. Antymateria równoważna a atom wodoru (antywodór) został wyprodukowany w CERN, Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych, w Genewie w 1996 roku. Jeśli zwykły atom i antyatom zetkną się ze sobą, unicestwiłyby się nawzajem, uwalniając jednocześnie znaczną energię.

Możliwe są również atomy egzotyczne, w których proton, neutron lub elektron zastępuje się inną cząsteczką. Na przykład elektron można zastąpić a mion tworząc atom mionowy. Tego typu atomy nie były obserwowane w przyrodzie, ale mogą być wytwarzane w laboratorium.

Przykłady atomów

• wodór
• węgiel-14
• cynk
• cez
• tryt
• Cl^-(substancja może być atomem i an izotop lub jon w tym samym czasie)

Przykładami substancji, które nie są atomami, są woda (H_dwaO), sól kuchenna (NaCl) i ozonu (O₃). Zasadniczo każdy materiał o składzie, który zawiera więcej niż jeden symbol elementu lub który ma indeks dolny po symbol elementu jest cząsteczką lub związkiem, a nie atomem.