Az atomok, mint hallhattátok, a lehető legkisebb darabot képviselik mindenfajta anyagban. Ha volt szerencséd, hogy egy font téglád van az arany elemből (Au), akkor azt szétválaszthatja bádogosabb és bádogosabb darabokra, amíg csak arany atomok maradnak; további felosztások lehetségesek, de a kapott komponensek egyike sem jellemző az aranyra.
Az elemek periódusos rendszere 118 egyedi típusú atomot (vagyis elemet) tartalmaz, amelyek mindegyike egyedi számú protonnal és elektronnal és hasonló számú neutronnal rendelkezik. De mennyire apró ez a végtelenül kicsi entitás? Van-e mód arra, hogy kapcsolatba hozzuk a atom mérete a saját tapasztalata szerint bármi sugárra?
Melyek az atom részei?
Minden atom tartalmaz legalább egyet proton, protonszámmal, amely meghatározza az elem azonosságát. Az elemnek van egy atomszáma, az egyedi azonosító, amely a protonszámhoz és egy- vagy kétbetűs szimbólumhoz van társítva (például Ca a kalciumhoz, a 20. elem a periódusos rendszerben).
Semleges, töltés nélküli állapotban minden atomnak azonos száma van
elektronok mint a protonok. A héliummal kezdődő elemek szintén számosat tartalmaznak neutronok hasonló és általában kissé meghaladja a protonszámot. Különböző neutronszámú elemek változatait izotópoknak nevezzük.A protonok negatív töltésűek és neutronokkal vannak összegyűjtve, így képezik az atommagot. A negatív töltésű elektronok eközben az atom teljes méretéhez viszonyítva jelentős távolságban húzódnak a magtól, amint azt részletesen láthatja.
Milyen erők határozzák meg az atom méretét?
Az atomokat hatalmas mennyiségű, kihasználatlan tér jellemzi, ami furcsának tűnő megfigyelés valami már ennyire apró dologról. Az atomsugarat általában a mag középpontjától a legkülsőig terjedő távolságként definiálják elektronpálya. Ebben az értelemben az atom grafikusan kör alakban ábrázolható, a középpontban a mag, a körívet pedig a legkülső elektronhéj alkotja.
Amint balról jobbra halad egy sor mentén, a protonok száma és az elektronok száma eggyel nő az elem minden változásakor. Mivel azonban az elektronok orbitális feltöltésének szabályainak köszönhetően az elektronok szétszórtan adódnak, miközben a a mag egy kis térben koncentrálva marad, az elektronok közelebb húzódnak a maghoz, amíg a nemesgázok mindegyikük 18. periódusában sor.
Ezután a következő sorra ugrással az atomok legkülső elektronjai egy teljesen új energiaszintben találhatók, ami jelentősen megnöveli az atom sugarát. Ezután a sugár a periódusos rendszer új sorában csökken, mint korábban.
Mekkora az atommag?
Nincs formális atomsugár-képlet, amely minden atomra alkalmazható, de kovalensen kötött atomokban a sugár megbecsülhető úgy, hogy az atommagok közötti távolságot elosztjuk kettővel.
Az atomsugarakat általában kísérletekkel és kivonással határozzák meg. Ha egy atom sugara ismert (mondjuk, kalcium, körülbelül 178 pikométer vagy pm, egyenlő 1,78 10–10 m), és a kalcium-szelenid (CaSe) molekula magjainak távolsága 278 pm, 278-ból 178-at vonhat le, hogy ésszerű becslést kapjon a szelénatom sugáráról (100 pm).
A valós analógiák szempontjából az atomok összehasonlításának egyik klasszikus mérete egy sportstadionra vonatkozik. A a mag sugara maga csak arról szól 1 × 10–15 m elemtől függetlenül, és egy tipikus atomban a legkülső elektron közel lenne egy focipályához, vagy kb. 100 m-re.
Atom méret diagram
A periódusos rendszer első 86 elemének hozzávetőleges értékét bemutató grafikon megtekintéséhez lásd az erőforrásokat. Ezek a hidrogén körülbelül 40 órától a céziumnál körülbelül 240 óráig változnak.