Innehåll
Atomen, härledd från ett grekiskt ord som löst översätts till "det som inte kan delas", anses allmänt vara den grundläggande enheten för all materia. Atomer består av subatomära partiklar som kallas protoner, neutroner och elektroner, varvid de tidigare två ligger i atomkärnan och står för nästan hela dess massa, och elektroner begränsade till orbitaler på atomkanten. Antalet protoner i naturligt förekommande atomer varierar från 1 till 92; dessa olika atomer motsvarar element, som har olika elektrokemiska egenskaper på grund av deras varierande massor och det unika arrangemanget av deras små beståndsdelar i rymden.
Atomen
Atomer är extremt små partiklar och kan inte delas vidare förutom på extraordinära sätt. Tänk på bitarna som utgör ett pussel. Dessa kan tekniskt delas upp i mindre kartonger och papper genom att förstöra dem, men för praktiska ändamål är dessa bitar de grundläggande, odelbara delarna av pussel.
Atomer består av protoner, som har en positiv elektrisk laddning; elektroner, som har en negativ laddning; och neutroner, som inte har någon laddning. Således är antalet protoner och antalet elektroner lika i en vanlig, elektriskt neutral atom.
Atommassans atommassa är ungefär lika med antalet protoner plus antalet elektroner, eftersom massan av elektroner praktiskt taget är försumbar.
Proton
Protonen är i själva verket indexpartikeln för vilken atom som helst. Det är antalet protoner i en atom som bestämmer identiteten på elementet som en atom tillhör; med andra ord, om två atomer har ett annat antal protoner är de inte samma element.
Antalet protoner i ett element bestämmer dess atomantal, Z. Väte är det lättaste elementet och har en proton (Z = 1); uran är det tyngsta naturligt förekommande elementet och har 92 protoner (Z = 92). Varje proton, som tilldelas en massa av 1,00728 atommasseenheter (amu), har en laddning betecknad +1.
Atomer kan existera med endast en proton i deras kärna, som är fallet med väteatomer. En kärna utan åtminstone en åtföljande proton är dock inte en atom.
Neutronen
Neutroner har samma storlek som protoner, med en amu av 1,00867, och bebor också atomerna. Antalet neutroner i en atom i en element som är mest stabila konfiguration är vanligtvis större än antalet protoner, varvid denna skillnad blir större när atomantalet ökar. En väteatom har till exempel en proton men inga neutroner, medan en heliumatom har två av var och en. Tenn har å andra sidan 50 protoner och 69 neutroner, medan uran har 92 respektive 146.
Antalet protoner plus neutroner i en atom är dess massantal, M. Således är antalet neutroner i en atom dess atommassantal minus dess atomantal, eller M - Z.
Om en atom får eller förlorar neutroner förblir den samma element men blir en isotop av det elementet. Olika isotoper identifieras genom att lägga till M i det övre vänstra hörnet av förkortningen för det elementet. Till exempel, 14C är en isotop av kol (Z = 6) som har åtta neutroner snarare än de vanliga sex.
Elektronen
Elektroner är små (0,000549 amu), negativt laddade partiklar som beskrivs som kretsar kring protonerna och neutronerna som utgör en atomkärnan, på det sätt som planeter kretsar runt solen. Detta är i bästa fall en grov beskrivning, eftersom framstegen inom kvantefysiken har lett till begreppet diskreta orbitaler om kärnan mellan vilken elektroner kan "hoppa". Dessa orbitaler motsvarar olika elektromagnetiska energinivåer och ges namn såsom s, p, d och f. Elektronernas rörelse härrör från att de har en laddning av -1 och dras till den positivt laddade kärnan.
Normalt är antalet elektroner i en atom lika med Z, vilket gör dessa atomer neutrala i total laddning. Vissa atomer har olika antal protoner och elektroner, vilket resulterar i en nettopositiv eller negativ laddning. Dessa atomer kallas joner.