Sisältö
Atomia, joka on johdettu kreikkalaisesta sanasta, joka kääntää löysästi "sellaiseksi, jota ei voida jakaa", pidetään laajasti kaiken aineen perusyksikkönä. Atomit koostuvat subatomisista hiukkasista, joita kutsutaan protoneiksi, neutroneiksi ja elektroneiksi, jolloin kaksi ensimmäistä asuvat atomin ytimessä ja muodostavat melkein koko sen massan, ja elektronit, jotka ovat rajatut kiertoradalle atomin reunalla. Protonien lukumäärä luonnossa esiintyvissä atomeissa on välillä 1 - 92; nämä eri atomit vastaavat elementtejä, joilla on erilaiset sähkökemialliset ominaisuudet johtuen niiden vaihtelevista massoista ja niiden pienten ainesosien ainutlaatuisesta järjestelystä avaruudessa.
Atomi
Atomit ovat erittäin pieniä hiukkasia, eikä niitä voida jakaa edelleen, paitsi satunnaisin keinoin. Ajattele palapeleistä koostuvia kappaleita. Ne voidaan teknisesti jakaa pienemmiksi pahviksi ja paperiin paloiksi tuhoamalla ne, mutta käytännöllisissä tarkoituksissa nämä kappaleet ovat palapelien perustavia, jakamattomia elementtejä.
Atomit koostuvat protoneista, joilla on positiivinen sähkövaraus; elektronit, joissa on negatiivinen varaus; ja neutroneja, joissa ei ole varausta. Siten tavallisessa, sähköisesti neutraalissa atomissa protonien lukumäärä ja elektronien lukumäärä ovat yhtä suuret.
Atomin atomimassa on suunnilleen yhtä suuri kuin protonien lukumäärä plus elektronien lukumäärä, koska elektronien massa on käytännössä vähäinen.
Protoni
Protoni on käytännössä minkä tahansa atomin indeksihiukkas. Atomin protonien lukumäärä määrää sen elementin identiteetin, johon atom kuuluu; toisin sanoen, jos kahdella atomilla on erilainen määrä protoneja, ne eivät ole sama elementti.
Elementin protonien lukumäärä määrää sen atominumeron, Z. Vety on kevyin elementti ja siinä on yksi protoni (Z = 1); uraani on raskaimmin luonnossa esiintyvä alkuaine ja siinä on 92 protonia (Z = 92). Jokaisella protonilla, jolle on osoitettu massa 1,00728 atomimassayksikköä (amu), on varaus, joka on merkitty +1.
Atomit voivat esiintyä vain protonin ollessa ytimessä, kuten on vetyatomeissa. Ydin, jossa ei ole vähintään yhtä mukana olevaa protonia, ei kuitenkaan ole atomi.
Neutron
Neutronit ovat kooltaan samanlaisia kuin protonit, niiden amu on 1,00867, ja ne myös asuvat atomien ytimessä. Stabiilimmassa konfiguraatiossa olevien atomien atomien neutronien lukumäärä on yleensä suurempi kuin protonien lukumäärä, tämän eron kasvaessa, kun atomiluku kasvaa. Esimerkiksi vetyatomissa on protoni, mutta ei neutroneja, kun taas heliumatomilla on kaksi kummastakin. Tinassa puolestaan on 50 protonia ja 69 neutronia, kun taas uraanissa on vastaavasti 92 ja 146.
Protonien ja neutronien lukumäärä atomissa on sen massaluku, M. Näin ollen atomissa olevien neutronien lukumäärä on sen atomimassamäärä vähennettynä atominumerolla tai M - Z.
Jos atomi saavuttaa tai menettää neutroneja, se pysyy samana elementtinä, mutta siitä tulee kyseisen elementin isotooppi. Eri isotoopit tunnistetaan lisäämällä M kyseisen elementin lyhenteen vasempaan yläkulmaan. Esimerkiksi, 14C on hiilen isotooppi (Z = 6), jossa on kahdeksan neutronia kuin tavallinen kuusi.
Elektroni
Elektronit ovat pieniä (0,000549 amu), negatiivisesti varautuneita hiukkasia, joiden kuvataan kiertävän atomin ytimen muodostavia protoneja ja neutroneja auringon kiertävien planeettojen tapaan. Tämä on kuitenkin parhaimmillaan karkea kuvaus, koska kvanttifysiikan kehitys on johtanut erillisten orbitaalien käsitteeseen ytimessä, jonka välillä elektronit voivat "hypätä". Nämä kiertoradat vastaavat erilaisia sähkömagneettisia energiatasoja ja niille annetaan nimet, kuten s, p, d ja f. Elektronien liike johtuu siitä, että niiden varaus on -1 ja ne ovat kiinnostuneita positiivisesti varautuneesta ytimestä.
Normaalisti elektronien lukumäärä atomissa on yhtä suuri kuin Z, jolloin nämä atomit ovat neutraaleja kokonaisvarauksessa. Joillakin atomilla on eri määrä protoneja ja elektroneja, mikä johtaa positiiviseen tai negatiiviseen nettovaraukseen. Näitä atomeja kutsutaan ioneiksi.