Het verschil tussen atomen, ionen, moleculen en verbindingen

Een enkele zandkorrel bevat ongeveer 2,3 x 10^19 siliciumdioxidemoleculen. Dat lijkt misschien veel, maar die zandkorrel bevat nog meer atomen dan moleculen, aangezien elk siliciumdioxidemolecuul uit drie atomen bestaat. Er bestaan ​​relaties tussen atomen, ionen, moleculen en verbindingen, maar deze entiteiten hebben ook significante verschillen.

Atomen zijn ongelooflijk kleine deeltjes waaruit alles bestaat. Als je erin zou kunnen kijken, zou je een of meer kleine elektronen zien die rond een kern draaien, de centrale locatie waar grotere protonen en neutronen zich bevinden. Protonen hebben positieve ladingen, elektronen hebben negatieve ladingen en neutronen zijn elektrisch neutraal. Atomen zelf zijn elektrisch neutraal wanneer ze hetzelfde aantal elektronen en protonen bevatten. Elk proton en neutron in een atoom bestaat uit drie kleinere deeltjes die quarks worden genoemd.

Een ion verschilt van een gewoon atoom omdat het een ongelijk aantal elektronen en protonen bevat. Als een atoom elektronen verliest, krijgt het een positieve lading. Het verkrijgen van elektronen creëert een negatief geladen atoom. Een ion heeft reactiviteit en chemische eigenschappen die verschillen van een neutraal atoom. Een spectaculaire weergave van ionische activiteit vindt plaats wanneer het ultraviolette licht van de zon gasmoleculen raakt in de coma van een komeet, waardoor een ionenstaart ontstaat.

Een molecuul is groter dan een atoom en is een groep gebonden atomen. Atomen kunnen op verschillende manieren combineren om moleculen en verbindingen te vormen. Een element, zoals goud, is samengesteld uit moleculen van slechts één type atoom, terwijl verbindingen verschillende soorten atomen hebben. Je kunt zien hoeveel atomen van elke soort er in een molecuul of verbinding bestaan ​​door naar de chemische formule te kijken. Water, een van de meest voorkomende verbindingen, bestaat uit 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom. De chemische formule is H2O. Het 2 subscript na H, het elementaire symbool voor waterstof, laat je weten dat water 2 waterstofatomen heeft. Als er geen getal staat achter een elementair symbool in een chemische formule, zoals bij de O in H2O, dan wordt aangenomen dat er maar één atoom in het molecuul zit. Daarom is de formule van water H2O in plaats van H2O1.

Er bestaan ​​meer dan 13 miljoen verbindingen, hoewel wetenschappers slechts 109 elementen kennen. Dit enorme aantal verbindingen is mogelijk omdat elementen op verschillende manieren worden gecombineerd om verbindingen te produceren. Een isotoop is een vorm van een element dat een ander aantal neutronen bevat dan het oorspronkelijke element. Waterstof heeft bijvoorbeeld maar één proton. Isotopen van waterstof kunnen echter nul, één of twee neutronen bevatten. Omdat de verhouding van neutronen tot protonen in een isotoop onevenwichtig is, probeert de kern van een isotoop zichzelf vaak te stabiliseren door het aantal protonen of neutronen dat zich in de kern bevindt te veranderen. Wanneer dat gebeurt, genereert de kern ioniserende straling.