Die Lage von Protonen, Neutronen und Elektronen innerhalb einer Atomstruktur

Sie können die Struktur eines Atoms mit dem Sonnensystem vergleichen, wo die Elektronen den Kern ungefähr ähnlich umkreisen wie die Planeten, die die Sonne umkreisen. Die Sonne ist das schwerste Ding im Sonnensystem und der Kern enthält den größten Teil der Atommasse. Im Sonnensystem hält die Schwerkraft die Planeten auf ihren Bahnen; Elektrizität und andere Kräfte halten das Atom zusammen.

Der Kern eines Atoms ist sein zentraler Körper, der Teilchen enthält, die Protonen und Neutronen genannt werden. Die Zahl der Protonen im Kern ist die Ordnungszahl des Elements; zum Beispiel hat ein Heliumatom immer zwei Protonen und Kohlenstoff hat immer sechs. Unterschiedliche Neutronenzahlen für das gleiche Element machen atomare "Cousins" namens Isotope. Die meisten Wasserstoffatome haben zum Beispiel keine Neutronen, aber einige wenige haben eins und weniger haben noch zwei. Eine spezielle Kraft, die Wissenschaftler die "Strong Force" nennen, hält Protonen und Neutronen im Kern zusammen.

Protonen sind die einzigen positiv geladenen subatomaren Teilchen in einem Atom. Seine elektrische Ladung beträgt 1,6022 * 10^-19 Coulomb – die gleiche wie die eines Elektrons, obwohl die Ladung eines Elektrons negativ ist. Die Masse des Protons, 1,67 * 10^-27 Kilogramm, kommt der eines Neutrons sehr nahe und ist etwa 1.837 mal schwerer als ein Elektron.

Elektronen, normalerweise durch das Symbol "e" dargestellt, sind die einzigen negativ geladenen Teilchen in einem Atom. Die Masse eines Elektrons beträgt 1,1 * 10^-31 kg. Elektronen sind in verschiedenen "Schalen" gruppiert, die sich außerhalb des Kerns befinden; Jede Schale enthält eine begrenzte Anzahl von Elektronen, und die Anzahl hängt von der Art der Schale ab. Die Elektronenhüllen sind relativ weit vom Kern entfernt, wodurch das Atom zu mehr als 99 Prozent leerer Raum ist.

Neutronen, die keine elektrische Ladung haben, befinden sich zusammen mit den Protonen im Kern. Alle Elemente mit Ausnahme von Wasserstoff haben mindestens ein Neutron. Die Masse eines Neutrons beträgt 1,6749 * 10^-27 kg. Einige radioaktive Elemente wie Uran stoßen einen Teil ihrer Neutronen aus; Dabei wandert das Neutron durchschnittlich etwa 15 Minuten außerhalb des Atoms, bevor es in ein Proton und ein Elektron zerfällt.