Hvad er et atom, elektron, neutron og proton?

Atomet, der stammer fra et græsk ord, der løst oversættes til "det, der ikke kan opdeles", betragtes bredt som den grundlæggende enhed i alt stof. Atomer består af subatomære partikler kaldet protoner, neutroner og elektroner, med de to tidligere bosiddende i atomets kerne og tegner sig for næsten hele dets masse og elektroner begrænset til orbitaler på kanten af atom. Antallet af protoner i naturligt forekommende atomer varierer fra 1 til 92; disse forskellige atomer svarer til grundstoffer, som har forskellige elektrokemiske egenskaber på grund af deres varierende masse og det unikke arrangement af deres små bestanddele i rummet.

Atomer er ekstremt små partikler og kan ikke opdeles yderligere undtagen på ekstraordinære måder. Tænk på de brikker, der udgør et puslespil. Disse kan teknisk opdeles i mindre stykker pap og papir ved at ødelægge dem, men til praktiske formål er disse stykker de grundlæggende, uadskillelige elementer i puslespil.

Atomer består af protoner, som bærer en positiv elektrisk ladning; elektroner, som bærer en negativ ladning; og neutroner, som ikke har nogen afgift. I et almindeligt, elektrisk neutralt atom er antallet af protoner og antallet af elektroner således ens.

Atommassen af ​​et atom er omtrent lig med antallet af protoner plus antallet af elektroner, da massen af ​​elektroner er praktisk talt ubetydelig.

Protonen er faktisk indekspartiklen for ethvert atom. Det er antallet af protoner i et atom, der bestemmer identiteten af ​​det element et atom tilhører; med andre ord, hvis to atomer har et andet antal protoner, er de ikke det samme element.

Antallet af protoner i et element bestemmer dets atomnummer, Z. Brint er det letteste element og har en proton (Z = 1); uran er det tungeste naturligt forekommende element og har 92 protoner (Z = 92). Hver proton, som er tildelt en masse på 1,00728 atommasseenheder (amu), har en ladning betegnet som +1.

Atomer kan kun eksistere med en proton i deres kerne, som det er tilfældet med hydrogenatomer. En kerne uden mindst en ledsagende proton er imidlertid ikke et atom.

Neutroner har samme størrelse som protoner med en amu på 1.00867 og beboer også atomernes kerne. Antallet af neutroner i et atom i et grunds mest stabile konfiguration er normalt større end antallet af protoner, hvor denne forskel bliver større, når atomnummeret stiger. Et hydrogenatom har for eksempel en proton, men ingen neutroner, mens et heliumatom har to af hver. Tin har derimod 50 protoner og 69 neutroner, mens uran har henholdsvis 92 og 146.

Antallet af protoner plus neutroner i et atom er dets massetal, M. Antallet af neutroner i et atom er således dets atommassetal minus dets atomnummer eller M - Z.

Hvis et atom vinder eller mister neutroner, forbliver det det samme element, men bliver en isotop af dette element. Forskellige isotoper identificeres ved at tilføje M til det øverste venstre hjørne af forkortelsen for det element. For eksempel, ¹⁴C er en isotop af kulstof (Z = 6), der har otte neutroner i stedet for de sædvanlige seks.

Elektroner er små (0,000549 amu), negativt ladede partikler, der beskrives som kredser om protoner og neutroner, der udgør et atoms kerne, på samme måde som planeter, der kredser om solen. Dette er i bedste fald dog en grov beskrivelse, da fremskridt inden for kvantefysik har ført til begrebet diskrete orbitaler om kernen mellem hvilke elektroner kan "hoppe". Disse orbitaler svarer til forskellige elektromagnetiske energiniveauer og får navne som s, p, d og f. Elektronernes bevægelse stammer fra, at de har en ladning på -1 og tiltrækkes af den positivt ladede kerne.

Normalt er antallet af elektroner i et atom lig med Z, hvilket gør disse atomer neutrale i samlet ladning. Nogle atomer har forskellige antal protoner og elektroner, hvilket resulterer i en netto positiv eller negativ ladning. Disse atomer kaldes ioner.