Атом – это определяющая структура элемента, которую нельзя сломать никакими химическими средствами. Типичный атом состоит из ядра положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов с отрицательно заряженными электронами, вращающимися вокруг этого ядра. Однако атом может состоять из одного протона (т. Е. Изотопа протия водорода) в качестве ядра. Число протонов определяет идентичность атома или его элемента.
Размер, масса и заряд атома
Размер атома зависит от того, сколько в нем протонов и нейтронов, а также от того, есть ли в нем электроны. Типичный размер атома составляет около 100 пикометров или около одной десятимиллиардной метра. Большая часть объема – это пустое пространство с областями, в которых могут находиться электроны. Маленькие атомы имеют тенденцию быть сферически симметричными, но это не всегда верно для более крупных атомов. В отличие от большинства диаграмм атомов, электроны не всегда вращаются вокруг ядра по кругу.
Атомы могут иметь массу от 1,67 x 10 – От 27 кг (для водорода) до 4,52 x 10 -25 кг для сверхтяжелых радиоактивных ядер. Масса почти полностью обусловлена протонами и нейтронами, поскольку электроны вносят незначительный вклад в массу атома.
Атом, который имеет равное количество протонов и электронов, имеет нет чистого электрического заряда. Дисбаланс в количестве протонов и электронов образует атомный ион. Итак, атомы могут быть нейтральными, положительными или отрицательными.
Discovery
Представление о том, что материя может состоять из небольших единиц существует со времен Древней Греции и Индии. На самом деле слово «атом» было придумано еще в Древней Греции. Однако существование атомов не было доказано до экспериментов Джона Дальтона в начале 1800-х годов. В 20 веке стало возможным «увидеть» отдельные атомы с помощью сканирующей туннельной микроскопии.
Хотя считается, что электроны образовывались на самых ранних стадиях. При формировании Вселенной в результате Большого взрыва атомные ядра образовывались только через три минуты после взрыва. В настоящее время наиболее распространенным типом атома во Вселенной является водород, хотя со временем количество гелия и кислорода будет увеличиваться, вероятно, превзойдя количество водорода.
Антивещество и экзотические атомы
Большая часть вещества, встречающегося во Вселенной, состоит из атомов с положительными протонами, нейтральными нейтронами и отрицательными электронами. Однако существует частица антивещества для электронов и протонов с противоположными электрическими зарядами.
Позитроны – это положительные электроны, а антипротоны – отрицательные протоны. Теоретически атомы антивещества могут существовать или быть созданы. Антивещество, эквивалентное атому водорода (антиводород), было произведено в ЦЕРН, Европейской организации ядерных исследований, в Женеве в 1996 году.. Если бы обычный атом и антиатом встретились бы друг с другом, они бы аннигилировали друг друга, высвобождая при этом значительную энергию.
Также возможны экзотические атомы, в котором протон, нейтрон или электрон заменены другой частицей. Например, электрон можно заменить мюоном, чтобы сформировать мюонный атом. Эти типы атомов не наблюдались в природе, но могут быть получены в лаборатории.
Примеры атомов
- водород
- углерод-14
- цинк
- цезий
- тритий
- Cl – (вещество может быть атомом и изотопом или ионом одновременно)
Примеры веществ, не являющихся атомами, включают воду (H 2 O), поваренную соль (NaCl) и озон (O 3 ). . По сути, любой материал с составом, который включает более одного символа элемента или имеет нижний индекс после символа элемента, представляет собой молекулу или соединение, а не атом.