Conţinut
Atomul, derivat dintr-un cuvânt grecesc care se traduce vag în „ceea ce nu poate fi împărțit”, este considerat în mare măsură unitatea fundamentală a întregii materii. Atomii constau din particule subatomice numite protoni, neutroni și electroni, primii doi rezidenți în nucleul atomului și care reprezintă aproape toată masa sa și electroni limitați la orbitalele de la marginea atomului. Numărul protonilor din atomii care apar în mod natural variază de la 1 la 92; acești atomi diferiți corespund unor elemente, care au proprietăți electrochimice diferite datorită maselor lor variate și aranjamentului unic al particulelor lor constitutive minuscule în spațiu.
Atomul
Atomii sunt particule extrem de mici și nu pot fi împărțiți mai departe decât prin mijloace extraordinare. Gândiți-vă la piesele care alcătuiesc un puzzle. Acestea pot fi separate tehnic în bucăți mai mici de carton și hârtie prin distrugerea lor, dar în scopuri practice, aceste piese sunt elementele fundamentale, indivizibile ale puzzle-urilor.
Atomii constau din protoni, care poartă o sarcină electrică pozitivă; electroni, care poartă o sarcină negativă; și neutroni, care nu au nicio încărcare. Astfel, într-un atom obișnuit, neutru electric, numărul de protoni și numărul de electroni este egal.
Masa atomică a unui atom este aproximativ egală cu numărul de protoni plus numărul de electroni, deoarece masa electronilor este practic neglijabilă.
Protonul
Protonul este, de fapt, particula index a oricărui atom. Este numărul protonilor dintr-un atom care determină identitatea elementului din care face parte un atom; cu alte cuvinte, dacă doi atomi au un număr diferit de protoni, nu sunt același element.
Numărul de protoni dintr-un element determină numărul său atomic, Z. Hidrogenul este cel mai ușor element și are un proton (Z = 1); uraniul este cel mai greu element natural și are 92 de protoni (Z = 92). Fiecare proton, căruia i se atribuie o masă de 1.00728 unități de masă atomică (amu), are o încărcare desemnată drept +1.
Atomii pot exista doar cu un proton în nucleul lor, cum este cazul atomilor de hidrogen. Cu toate acestea, un nucleu fără cel puțin un proton însoțitor nu este un atom.
Neutronul
Neutronii au dimensiuni similare cu protonii, cu un amu de 1.00867 și locuiesc, de asemenea, în nucleul de atomi. Numărul de neutroni dintr-un atom într-o configurație cea mai stabilă a elementelor este de obicei mai mare decât numărul protonilor, această disparitate devenind mai mare pe măsură ce numărul atomic crește. Un atom de hidrogen, de exemplu, are un proton dar fără neutroni, în timp ce un atom de heliu are doi dintre fiecare. Tin, pe de altă parte, are 50 de protoni și 69 de neutroni, în timp ce uraniul are 92 și respectiv 146.
Numărul de protoni plus neutronii dintr-un atom este numărul său de masă, M. Astfel, numărul de neutroni dintr-un atom este numărul său de masă atomică minus numărul său atomic, sau M - Z.
Dacă un atom câștigă sau pierde neutroni, acesta rămâne același element, dar devine un izotop al acelui element. Diferiți izotopi sunt identificați prin adăugarea M la colțul din stânga sus al prescurtării pentru acel element. De exemplu, 14C este un izotop de carbon (Z = 6) care are opt neutroni în loc de șase obișnuiți.
Electronul
Electronii sunt particule minuscule (0,000549 amu), particule încărcate negativ, care sunt descrise ca orbitând protonii și neutronii care alcătuiesc un nucleu de atomi, în maniera planetelor care orbitează soarele. Aceasta este, în cel mai bun caz, o descriere brută, deoarece progresele fizicii cuantice au dus la conceptul de orbite discrete despre nucleul între care electronii pot „sări”. Aceste orbitale corespund diferitelor niveluri de energie electromagnetică și li se dau nume precum s, p, d și f. Mișcarea electronilor provine din faptul că au o sarcină de -1 și sunt atrași de nucleul încărcat pozitiv.
În mod normal, numărul de electroni dintr-un atom este egal cu Z, ceea ce face ca acești atomi să fie neutri în sarcină totală. Unii atomi au un număr diferit de protoni și electroni, rezultând o încărcare netă pozitivă sau negativă. Acești atomi se numesc ioni.