Hur man jämför storleken på ett atom

När man jämför atomer med större objekt - med stor skillnad i storlek - visar storleksordningar hur man kvantifierar storleksskillnader. Storleksordningar låter dig jämföra det ungefärliga värdet av ett extremt litet föremål, såsom en atoms massa eller diameter, med ett mycket större föremål. Du kan bestämma storleksordningen med hjälp av vetenskaplig notation för att uttrycka dessa mätningar och kvantifiera skillnaderna.

TL; DR (för lång; Läste inte)

För att jämföra storleken på en stor atom med en mycket mindre atom, kan du med storleksordningarna kvantifiera storleksskillnaderna. Vetenskapliga noteringar hjälper dig att uttrycka dessa mätningar och tilldela skillnaderna ett värde.

Medeldiametern för en atom är 0,1 till 0,5 nanometer. En meter innehåller 1 000 000 000 nanometer. Mindre enheter, som centimeter och millimeter, som vanligtvis används för att mäta små föremål som kan passa i din hand är fortfarande mycket större än en nanometer. För att fortsätta detta finns det 1 000 000 nanometer i en millimeter och 10 000 000 nanometer i en centimeter. Forskare mäter ibland atomer i ansgtoms, en enhet som motsvarar 10 nanometer. Atoms storlek är 1 till 5 ångström. En ångström är lika med 1 / 10.000.000 eller 0.0000000001 m.

Det metriska systemet gör det enkelt att konvertera mellan enheter eftersom det är baserat på befogenheter på 10. Varje effekt på 10 är lika med en storleksordning. Några av de vanligaste enheterna för mätning av längd eller avstånd inkluderar:

• Kilometer = 1000 m = 103 m
•  Mätare = 1 m = 101 m
•  Centimeter = 1/100 m = 0,01 m = 10-2 m
•  Millimeter = 1/1000 m = 0,001 m = 10-3 m
•  Mikrometer = 1 / 1.000.000 m = 0.000001 m = 10-6 m
•  Nanometer = 1 / 1.000.000.000 m = 0.000000001 m = 10-9 m
•  Ångström = 1 / 10.000.000.000 m = 0.00000000001 m = 10-10 m

Uttrycka befogenheter på 10 med hjälp av vetenskaplig notation, där ett tal, såsom a, multipliceras med 10 höjt med en exponent, n. Vetenskaplig notation använder exponentiella krafter på 10, där exponenten är ett heltal som representerar antalet nollor eller decimaler i ett värde, såsom: a x 10n

Exponenten gör stora siffror med en lång serie nollor eller små siffror med många decimaler mycket mer hanterbara. Efter att ha mätt två objekt i mycket olika storlekar med samma enhet, uttrycka mätningarna i vetenskaplig notation för att göra det lättare att jämföra dem genom att bestämma storleksordningen mellan de två tal. Beräkna storleksordningen mellan två värden genom att subtrahera skillnaden mellan dess två exponenter.

Exempelvis mäter diametern på ett saltkorn 1 mm och en baseboll mäter 10 cm. När du omvandlas till mätare och uttrycks i vetenskaplig notation kan du enkelt jämföra mätningarna. Saltkornet mäter 1 x 10^-3 m och baseboll mäter 1 x 10^-1 m. Att subtrahera -1 från -3 resulterar i storleksordningen -2. Saltkornet är två storleksordningar mindre än basebollet.

Att jämföra storleken på en atom med föremål som är tillräckligt stora för att se utan mikroskop kräver mycket större storleksordningar. Antag att du jämför en atom som har en diameter på 0,1 nm med ett AAA-batteri i storlek som har en diameter på 1 cm. Omvandla båda enheterna till meter och använda vetenskaplig notation, uttrycka mätningarna som 10^-10 m och 10^-1 m, respektive. För att hitta skillnaden i storleksordningen, subtrahera exponenten -10 från exponenten -1. Storleksordningen är -9, så atomens diameter är nio storleksordningar mindre än batteriet. Med andra ord kan en miljard atomer rada över batteriets diameter.

Tjockleken på ett pappersark är cirka 100 000 nanometer eller 105 nm. Ett pappersark är ungefär sex storleksordningar tjockare än en atom. I detta exempel skulle en bunt med 1 000 000 atomer ha samma tjocklek som pappersark.

Med användning av aluminium som ett specifikt exempel har en aluminiumatom en diameter på cirka 0,18 nm jämfört med en krona som har en diameter på cirka 18 mm. Dime-diametern är åtta storleksordningar större än aluminiumatomen.

För perspektiv, jämför massorna av två objekt som kan observeras utan mikroskop och är också åtskilda av flera storleksordningar, såsom massan av en blåhval och en honungsbi. En blåval väger cirka 100 ton, eller 10⁸ gram. En honungsbi väger cirka 100 mg eller 10^-1 g. Valen är nio storleksordningar massivare än honungsbin. En miljard honungsbin har ungefär samma massa som en blåhval.