מהם אטום, אלקטרון, נויטרון ופרוטון?

האטום, שמקורו במילה יוונית המתורגמת באופן רופף ל"לא ניתן לחלק ", נחשב נרחב ליחידה הבסיסית של כל החומר. אטומים מורכבים מחלקיקים תת-אטומיים הנקראים פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים, כאשר השניים לשעבר שוכנים ב גרעין האטום ומהווה כמעט את כל מסתו, ואלקטרונים המוגבלים למסלולים בקצה ה אָטוֹם. מספר הפרוטונים באטומים המופיעים באופן טבעי נע בין 1 ל 92; האטומים השונים הללו תואמים לאלמנטים, בעלי תכונות אלקטרוכימיות שונות בשל המסה המשתנה שלהם והסידור הייחודי של החלקיקים המרכיבים הזעירים שלהם בחלל.

אטומים הם חלקיקים קטנים במיוחד ולא ניתן לחלק אותם אלא באמצעים יוצאי דופן. חשבו על החלקים המרכיבים פאזל. טכנית ניתן להפריד אותם לחתיכות קטנות יותר של קרטון ונייר על ידי השמדתם, אך למטרות מעשיות, חלקים אלה הם המרכיבים הבסיסיים והבלתי ניתנים לחלוקה בפאזלים.

אטומים מורכבים מפרוטונים, הנושאים מטען חשמלי חיובי; אלקטרונים, הנושאים מטען שלילי; ונויטרונים, שאינם נושאים מטען. לפיכך באטום רגיל, ניטרלי חשמלי, מספר הפרוטונים ומספר האלקטרונים שווה.

המסה האטומית של אטום שווה בערך למספר הפרוטונים בתוספת מספר האלקטרונים, מכיוון שמסת האלקטרונים היא כמעט זניחה.

הפרוטון הוא למעשה חלקיק האינדקס של אטום כלשהו. מספר הפרוטונים באטום הוא הקובע את זהות היסוד אליו שייך האטום; במילים אחרות, אם לשני אטומים יש מספר שונה של פרוטונים, הם אינם אותו יסוד.

מספר הפרוטונים באלמנט קובע את מספר האטום שלו, Z. מימן הוא היסוד הקל ביותר ובעל פרוטון אחד (Z = 1); אורניום הוא היסוד הכבד ביותר המופיע באופן טבעי ויש לו 92 פרוטונים (Z = 92). לכל פרוטון, שמוקצה לו מסה של 1.00728 יחידות מסה אטומיות (אמו), יש מטען שמוגדר כ- 1.

אטומים יכולים להתקיים עם גרעין פרוטון בלבד, כפי שקורה באטומי מימן. גרעין ללא לפחות פרוטון מלווה אחד, לעומת זאת, אינו אטום.

נויטרונים דומים בגודלם לפרוטונים, עם אמו של 1.00867, והם מאכלסים גם את גרעין האטומים. מספר הנויטרונים באטום בתצורה היציבה ביותר של יסוד גדול בדרך כלל ממספר הפרוטונים, כאשר פער זה הולך וגדל ככל שמספר האטום גדל. אטום מימן, למשל, כולל פרוטון אך אין לו נויטרונים, ואילו אטום הליום כולל שניים מכל אחד מהם. לעומת זאת, בפח יש 50 פרוטונים ו -69 נויטרונים, ואילו לאורניום יש 92 ו- 146 בהתאמה.

מספר הפרוטונים בתוספת נויטרונים באטום הוא מספר המסה שלו, מ '. לפיכך מספר הנייטרונים באטום הוא מספר המסה האטומי שלו פחות מספר האטום שלו, או M - Z.

אם אטום צובר או מאבד נויטרונים, הוא נשאר אותו יסוד אך הופך לאיזוטופ של אותו יסוד. איזוטופים שונים מזוהים על ידי הוספת M בפינה השמאלית העליונה של קיצור היסוד. לדוגמה, ¹⁴C הוא איזוטופ של פחמן (Z = 6) שיש לו שמונה נויטרונים ולא שישה הרגילים.

האלקטרונים הם זעירים (0.000549 אמו), חלקיקים טעונים שלילית המתוארים כמקיפים את הפרוטונים והנייטרונים המרכיבים את גרעין האטום, באופן של כוכבי לכת המקיפים את השמש. זהו תיאור גס במקרה הטוב, עם זאת, שכן ההתקדמות בפיזיקה קוונטית הובילה לתפיסה של מסלולים נפרדים על הגרעין. ביניהם אלקטרונים עשויים "לקפוץ". מסלולים אלה תואמים לרמות אנרגיה אלקטרומגנטיות שונות ומקבלים שמות כגון s, p, d ו. תנועת האלקטרונים נובעת מכך שיש להם מטען של -1 ונמשכים לגרעין הטעון החיובי.

בדרך כלל, מספר האלקטרונים באטום שווה ל- Z, מה שהופך את האטומים הללו לנטרליים במטען הכולל. בחלק מהאטומים יש מספר שונה של פרוטונים ואלקטרונים, וכתוצאה מכך מטען חיובי או שלילי נטו. אטומים אלה נקראים יונים.