Sisältö
Atomit koostuvat kolmesta eri tavalla varautuneesta hiukkasesta: positiivisesti varautuneesta protonista, negatiivisesti varautuneesta elektronista ja neutraalista neutronista. Protonin ja elektronin varaukset ovat suuruudeltaan tasaiset, mutta suunnan vastakkaiset. Protoneja ja neutroneja pidetään yhdessä atomin ytimessä voimakkaan voiman avulla. Ydintä ympäröivissä elektronipilvissä olevat elektronit pitävät atomia paljon heikommalla sähkömagneettisella voimalla.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Nämä ovat yksinkertaisia: elektroneilla on negatiivinen varaus, protoneilla on positiivinen varaus ja neutronit - kuten nimestä käy ilmi - ovat neutraaleja.
protoneja
Elementit erotellaan toisistaan niiden ytimessä olevien protonien lukumäärän perusteella. Esimerkiksi hiiliatomien ytimessä on kuusi protonia. Seitsemän protonin atomit ovat typpiatomeja. Kunkin elementin protonien lukumäärä tunnetaan atomilukuna, eikä se muutu kemiallisissa reaktioissa. Toisin sanoen reaktion alussa olevat elementit - tunnetaan nimellä reagenssit - ovat samoja elementtejä reaktion lopussa - joita kutsutaan tuotteiksi.
neutronit
Vaikka elementeillä on tietty määrä protoneja, saman elementin atomilla voi olla erilainen määrä neutroneita ja niitä kutsutaan isotoopeiksi. Esimerkiksi vedyllä on kolme isotooppia, joissa molemmissa on yksi protoni. Protium on vedyn isotooppi, jolla on nolla neutronia, deuteriumilla on yksi neutroni ja tritiumilla on kaksi neutronia. Vaikka neutronien lukumäärä voi vaihdella isotooppien välillä, kaikki isotoopit käyttäytyvät kemiallisesti samalla tavalla.
elektronit
Elektronit eivät ole sitoutuneet atomiin niin tiukasti kuin protonit ja neutronit. Tämä mahdollistaa elektronien häviämisen, hankkimisen tai jopa jakamisen atomien kesken. Atomeista, jotka menettävät elektronin, tulee ioneja +1-varauksella, koska protoneja on nyt yksi enemmän kuin elektroneja. Atomeilla, jotka saavat elektronin, on yksi elektroni enemmän kuin protoneilla ja niistä tulee -1-ioni. Kemialliset sidokset, jotka pitävät atomeja yhdessä muodostamaan yhdisteitä, johtuvat näistä elektronien lukumäärän ja järjestelyn muutoksista.
Atomimassa
Atomin massa määritetään protonien ja neutronien lukumäärällä ytimessä. Elektroneilla on niin pieni massaosa suhteessa protoneihin ja neutroneihin, että ne jätetään yleensä huomioimatta määritettäessä atomien massaa. Protonien ja neutronien summa tunnetaan atomimassana ja on erilainen jokaisella isotoopilla. Esimerkiksi vety-isotooppimotumissa on yksi protoni ja atomimassa yksi. Deuteriumilla, jossa on yksi protoni ja yksi neutroni, on atomimassa kaksi.
Atomipaino
Kemiallisiin reaktioihin liittyy monia, monia atomeja, ja luonnossa nämä atomit ovat sekoitus isotooppeja. Elementin atomipaino on elementin atomimassa, joka on painotettu näytteessä olevien isotooppien prosenttiosuudelle. Suurin osa vetyatomeista on protium-isotooppeja, joiden atomimassa on yksi. Pieni prosenttiosuus näistä atomeista on kuitenkin deuteriumia, joiden atomimassa on kaksi, ja tritiumia, joiden atomimassa on kolme. Siten vetyatomien näytteen atomipaino olisi 1,008 johtuen näiden raskaampien isotooppien pienestä määrästä, joka nostaa hieman keskimääräistä atomimassaa. Huomaa, että isotooppien prosenttiosuus voi vaihdella näytteiden välillä, mutta ovat yleensä hyvin samanlaisia.