Atomdefinisjon og eksempler

Eksisterer antimaterie og eksotiske atomer virkelig?

KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Et atom er den definerende strukturen til en element , som ikke kan brytes på noen kjemisk måte. EN typisk atom består av en kjerne av positivt ladet protoner og elektrisk nøytral nøytroner med negativt ladet elektroner går i bane rundt denne kjernen. Imidlertid kan et atom bestå av et enkelt proton (dvs. protiumet isotop av hydrogen ) som en kjerne. De antall protoner definerer identiteten til et atom eller dets element.

Atomstørrelse, masse og ladning

Størrelsen på et atom avhenger av hvor mange protoner og nøytroner det har, samt om det har elektroner eller ikke. En typisk atomstørrelse er rundt 100 pikometer eller omtrent en ti milliarddels meter. Det meste av volumet er tomt rom, med områder der elektroner kan finnes. Små atomer har en tendens til å være sfærisk symmetriske, men dette er ikke alltid sant for større atomer. I motsetning til de fleste diagrammer av atomer, går ikke elektroner alltid i bane rundt kjernen i sirkler.

Atomer kan variere i masse fra 1,67 x 10^-27kg (for hydrogen) til 4,52 x 10^-25kg for supertunge radioaktive kjerner. Massen skyldes nesten utelukkende protoner og nøytroner, ettersom elektroner bidrar ubetydelig masse til et atom.

Et atom som har like mange protoner og elektroner har ingen netto elektrisk ladning. En ubalanse i antall protoner og elektroner danner et atomion. Så atomer kan være nøytrale, positive eller negative.

Oppdagelse

Konseptet om at materie kan være laget av små enheter har eksistert siden antikkens Hellas og India. Faktisk ble ordet 'atom' laget i antikkens Hellas. Eksistensen av atomer ble imidlertid ikke bevist før John Daltons eksperimenter på begynnelsen av 1800-tallet. På 1900-tallet ble det mulig å 'se' individuelle atomer ved bruk av skannetunnelmikroskopi.

Mens det antas at elektroner ble dannet i de tidlige stadiene av Big Bang-dannelsen av universet, ble det ikke dannet atomkjerner før kanskje tre minutter etter eksplosjonen. For tiden er den vanligste typen atomer i universet hydrogen, selv om det over tid vil eksistere økende mengder helium og oksygen, og sannsynligvis overta hydrogen i overflod.

Antimaterie og eksotiske atomer

Det meste av stoffet som finnes i universet er laget av atomer med positive protoner, nøytrale nøytroner og negative elektroner. Imidlertid eksisterer det en antimateriepartikkel for elektroner og protoner med motsatte elektriske ladninger.

Positroner er positive elektroner, mens antiprotoner er negative protoner. Teoretisk sett, antimaterie atomer kan eksistere eller lages. Antimaterie som tilsvarer en hydrogenatom (antihydrogen) ble produsert ved CERN, European Organization for Nuclear Research, i Genève i 1996. Hvis et vanlig atom og et anti-atom skulle møte hverandre, ville de utslette hverandre, samtidig som de frigjorde betydelig energi.

Eksotiske atomer er også mulige, der et proton, nøytron eller elektron er erstattet med en annen partikkel. For eksempel kan et elektron erstattes med a muon å danne et muonisk atom. Disse typene atomer har ikke blitt observert i naturen, men kan likevel produseres i et laboratorium.

Eksempler på atomer

• hydrogen
• karbon-14
• sink
• cesium
• tritium
• Cl^-(et stoff kan være et atom og et isotop eller ion samtidig)

Eksempler på stoffer som ikke er atomer inkluderer vann (H_toO), bordsalt (NaCl) og ozon (O₃). I utgangspunktet, ethvert materiale med en sammensetning som inkluderer mer enn ett elementsymbol eller som har et abonnent som følger et elementsymbol er et molekyl eller en forbindelse i stedet for et atom.