Ce sunt un atom, un electron, un neutron și un proton?

Atomul, derivat dintr-un cuvânt grecesc care se traduce vag în „ceea ce nu poate fi divizat”, este considerat pe scară largă ca unitate fundamentală a oricărei materii. Atomii constau din particule subatomice numite protoni, neutroni și electroni, primii doi rezidând în nucleul atomului și care reprezintă aproape toată masa acestuia și electronii limitați la orbitali pe marginea atom. Numărul de protoni din atomii naturali variază de la 1 la 92; acești atomi diferiți corespund unor elemente, care au proprietăți electrochimice diferite datorită masei lor variate și dispunerii unice a particulelor lor mici constituente în spațiu.

Atomii sunt particule extrem de mici și nu pot fi divizați mai departe decât prin mijloace extraordinare. Gândiți-vă la piesele care alcătuiesc un puzzle. Acestea pot fi separate din punct de vedere tehnic în bucăți mai mici de carton și hârtie prin distrugerea lor, dar în scopuri practice, aceste piese sunt elementele fundamentale, indivizibile ale puzzle-urilor.

Atomii constau din protoni, care poartă o sarcină electrică pozitivă; electroni, care poartă o sarcină negativă; și neutroni, care nu sunt încărcați. Astfel, într-un atom obișnuit, neutru din punct de vedere electric, numărul de protoni și numărul de electroni este egal.

Masa atomică a unui atom este aproximativ egală cu numărul de protoni plus numărul de electroni, deoarece masa electronilor este practic neglijabilă.

Protonul este, de fapt, particula index a oricărui atom. Numărul de protoni dintr-un atom determină identitatea elementului de care aparține un atom; cu alte cuvinte, dacă doi atomi au un număr diferit de protoni, nu sunt același element.

Numărul de protoni dintr-un element determină numărul său atomic, Z. Hidrogenul este cel mai ușor element și are un proton (Z = 1); uraniul este cel mai greu element natural și are 92 de protoni (Z = 92). Fiecare proton, căruia i se atribuie o masă de 1,00728 unități de masă atomică (amu), are o sarcină desemnată ca +1.

Atomii pot exista doar cu un proton în nucleul lor, cum este cazul atomilor de hidrogen. Cu toate acestea, un nucleu fără cel puțin un proton însoțitor nu este un atom.

Neutronii au dimensiuni similare cu protonii, cu un amu de 1.00867 și locuiesc, de asemenea, în nucleul atomilor. Numărul de neutroni dintr-un atom în configurația cea mai stabilă a unui element este de obicei mai mare decât numărul de protoni, această diferență devenind mai mare pe măsură ce numărul atomic crește. Un atom de hidrogen, de exemplu, are un proton, dar nu are neutroni, în timp ce un atom de heliu are câte doi. Stanțul, pe de altă parte, are 50 de protoni și 69 de neutroni, în timp ce uraniul are 92 și respectiv 146.

Numărul de protoni plus neutroni dintr-un atom este numărul său de masă, M. Astfel, numărul de neutroni dintr-un atom este numărul său de masă atomică minus numărul său atomic sau M - Z.

Dacă un atom câștigă sau pierde neutroni, acesta rămâne același element, dar devine un izotop al acelui element. Se identifică diferiți izotopi prin adăugarea M la colțul din stânga sus al abrevierii pentru acel element. De exemplu, ¹⁴C este un izotop al carbonului (Z = 6) care are opt neutroni mai degrabă decât cei șase obișnuiți.

Electronii sunt mici (0,000549 amu), particule încărcate negativ, care sunt descrise ca orbitând protonii și neutronii care alcătuiesc nucleul unui atom, în maniera planetelor care orbitează soarele. Cu toate acestea, aceasta este o descriere aproximativă, deoarece progresele în fizica cuantică au condus la conceptul de orbitați discreți despre nucleu între care electronii pot „sări”. Acești orbitali corespund diferitelor niveluri de energie electromagnetică și li se dau nume precum s, p, d și f. Mișcarea electronilor provine din faptul că au o încărcare de -1 și sunt atrași de nucleul încărcat pozitiv.

În mod normal, numărul de electroni dintr-un atom este egal cu Z, făcând acești atomi neutri în sarcina generală. Unii atomi au un număr diferit de protoni și electroni, rezultând o sarcină netă pozitivă sau negativă. Acești atomi se numesc ioni.