Mi az atom, elektron, neutron és proton?

Az atomot, amely egy görög szóból származik, és amely lazán lefordul "arra, ami nem osztható fel", széles körben minden anyag alapvető egységének tekintik. Az atomok szubatomi részecskékből, protonokból, neutronokból és elektronokból állnak, az előbbi kettő a az atom magja és szinte teljes tömegével, valamint az elektron szélén lévő pályákra korlátozódik atom. A protonok száma a természetben előforduló atomokban 1 és 92 között mozog; ezek a különböző atomok olyan elemeknek felelnek meg, amelyek eltérő elektrokémiai tulajdonságokkal rendelkeznek változó tömegük és apró alkotórészeik egyedi elhelyezkedése miatt az űrben.

Az atomok rendkívül kicsi részecskék, és csak rendkívüli eszközökkel oszthatók meg. Gondoljon azokra a darabokra, amelyek egy kirakót alkotnak. Ezeket technikailag kisebb karton- és papírdarabokra lehet szétválasztani azok megsemmisítésével, de gyakorlati célokból ezek a darabok a kirakós játékok alapvető, oszthatatlan elemei.

Az atomok protonokból állnak, amelyek pozitív elektromos töltést hordoznak; negatív töltést hordozó elektronok; és a neutronok, amelyek nem töltenek fel töltést. Így egy közönséges, elektromosan semleges atomban a protonok és az elektronok száma megegyezik.

Az atom atomtömege megközelítőleg megegyezik a protonok számával és az elektronok számával, mivel az elektronok tömege gyakorlatilag elhanyagolható.

A proton valójában bármely atom indexrészecskéje. Az atom protonjainak száma meghatározza annak az elemnek az azonosságát, amelyhez az atom tartozik; más szóval, ha két atomnak különböző a protonja, akkor nem ugyanaz az elem.

Az elemben lévő protonok száma meghatározza atomszámát, Z-t. A hidrogén a legkönnyebb elem, és egy protonnal rendelkezik (Z = 1); Az urán a legnehezebb természetben előforduló elem, amelynek 92 protonja van (Z = 92). Minden protonhoz, amelynek 1,00728 atomtömeg-egység (amu) tömege van hozzárendelve, töltése +1.

Az atomok csak egy protonnal lehetnek a magjukban, mint a hidrogénatomok esetében. A legalább egy kísérő proton nélküli mag azonban nem atom.

A neutronok mérete hasonló a protonokhoz, amú értéke 1,00867, és az atomok magjában is laknak. Az elem legstabilabb konfigurációjú atomjában lévő neutronok száma általában nagyobb, mint a protonok száma, és ez az eltérés az atomszám növekedésével növekszik. Például egy hidrogénatomban van proton, de nincs neutronja, míg a héliumatomban kettő van. Az ónban viszont 50 proton és 69 neutron található, míg az uránban 92, illetve 146.

A protonok és a neutronok száma egy atomban annak tömegszáma, M Tehát az atomban lévő neutronok száma az atomtömegének a mínusz az atomszáma, vagy M - Z.

Ha egy atom neutronokat nyer vagy veszít, akkor ugyanaz az elem marad, de ennek az izotóppá válik. Különböző izotópokat azonosítunk úgy, hogy M-et csatolunk az elem rövidítésének bal felső sarkához. Például, ¹⁴C a szén izotópja (Z = 6), amelynek a szokásos hat helyett nyolc neutronja van.

Az elektronok apró (0,000549 amu) negatív töltésű részecskék, amelyekről úgy írják le, hogy az atom magját alkotó protonok és neutronok körül keringenek a Nap körül keringő bolygók módján. Ez a legjobb esetben is durva leírás, mivel a kvantumfizika fejlődése a mag körüli diszkrét pályák fogalmához vezetett amelyek között az elektronok "ugrálhatnak". Ezek a pályák különböző elektromágneses energiaszinteknek felelnek meg, és olyan neveket kapnak, mint s, p, d és f. Az elektronok mozgása abból adódik, hogy -1 töltésük van és vonzódnak a pozitív töltésű maghoz.

Normális esetben az atomok elektronjainak száma megegyezik Z-vel, így ezek az atomok semlegesek az összes töltésben. Egyes atomok eltérő számú protont és elektront tartalmaznak, ami nettó pozitív vagy negatív töltést eredményez. Ezeket az atomokat ionoknak nevezzük.