اتم سازه اصلی برای همه مواد در جهان است. اتم ها بسیار کوچک هستند و از چند ذره کوچکتر تشکیل شده اند. ذرات پایه ای که اتم را تشکیل می دهند الکترونها، پروتون ها و نوترون ها هستند.
اتم ها واحدهای اساسی ماده و ساختار تعیین کننده عناصر هستند. اصطلاح "اتم" از واژه یونانی به عنوان "یکپارچه" به دست می آید، زیرا زمانی تصور می شد که اتم کوچکترین چیز در جهان است و نمی تواند تقسیم شود. اکنون می دانیم که اتم ها از سه ذره تشکیل شده اند: پروتون، نوترون و الکترون - که از ذرات حتی کوچکتر مانند کوارک تشکیل شده اند.
اتم ها پس از بیگ بنگ 13.7 میلیارد سال پیش ایجاد شده اند. بطور داغ داغ در جهان جدید سرد شده است.
جهان 380،000 سال طول کشید تا خنک شودو دما به اندازه کافی برسد که سرعت الکترون ها کاهش یابند به طوری که هسته توان داشته باشد آنها را برای تشکیل اولین اتم ها جذب کند. اولین اتم ها در ابتدا هیدروژن و هلیوم بودند که هنوز هم عناصر فراوان در جهان هستند.
ساختار اتم
در مرکز اتم، هسته است. هسته از پروتون ها و نوترون ها تشکیل شده است. الکترون ها در اطراف بیرون هسته چرخش می گیرند.
پروتون و نوترون سنگین تر از الکترون هستند الکترون ها بسیار سبک وزن هستند و در یک ابر در اطراف هسته وجود دارد. ابر الکترون دارای شعاع 10000 برابر بزرگتر هسته است.
پروتون و نوترون تقریبا جرم یکسان دارند. با این حال، یک پروتون وزن بیش از 1800 الکترون دارد. اتم ها همیشه دارای تعداد برابر پروتون ها و الکترون ها هستند، . افزودن پروتون به اتم یک عنصر جدید را ایجاد می کند، در حالی که افزودن یک نوترون یک ایزوتوپ یا نسخه سنگین تر آن اتم را ایجاد می کند.
هسته در اتم
هسته در سال 1911 توسط ارنست رادرفورد، فیزیکدان از نیوزیلند کشف شد، که در سال 1920 نام پروتون را برای ذرات مثبت هسته اتم پیشنهاد کرد. رادرفورد همچنین نظریه ای را مبنی بر اینکه ذرات خنثی درون هسته نیز وجود داردداد جیمز چادویک، فیزیکدان و دانشجوی انگلیسی رادرفورد، توانست در سال 1932 تأیید کند.
تقریبا تمام جرم اتم در هسته قرار دارد. پروتون ها و نوترون هایی که هسته را تشکیل می دهند تقریبا هم جرم هستند (پروتون کمی کمتر است) و طبق آزمایشگاه ملی لارنس برکلی همان حرکت زاویه ای دارد.
پروتونها در اتم
پروتونها ذرات مثبت در هسته اتمی هستند. رادرفورد آنها را در آزمایشات با لوله های کادمیوم که از 1911 تا 1919 انجام می داد، کشف کرد. پروتون ها در جرم کوچکتر از نوترون ها با وزن نسبی 0.9986 (در مقایسه با جرم نوترونی 1) و یا حدود 1.673x10-27 کیلوگرم است.
تعداد پروتون ها در یک اتم، عناصر را مشخص می کند. به عنوان مثال، اتم های کربنی دارای شش پروتون هستند، اتم های هیدروژن یک و اتم های اکسیژن هشت
. تعداد پروتون ها در یک اتم به عنوان عدد اتمی آن عنصر نامیده می شود. تعداد پروتون ها در اتم همچنین رفتار شیمیایی عنصر را تعیین می کند. .
سه کوارک هر پروتون را تشکیل می دهند - دو کوارک "بالا" (هر دو با یک بار مثبت 2/3) و یک کوارک "پایین" (با یک بار منفی 1/3) - و آنها توسط دیگر ذرات زیر اتمی به نام گلوئون نگهداری می شوند، که بی عیب است
اتم هیدروژن منحصر به فرد است که تنها یک پروتون دارد و در هسته آن نوترون وجود ندارد.
پروتون و نوترون هر دو از ذرات دیگر به نام کوارک ها و گلوئون تشکیل شده است. پروتونها دارای دو کوارک "بالا" و کوارک "پایین" هستند در حالی که نوترونها شامل کوارک "بالا" و دوکوارک "پایین" است. گلوئون مسئول اتصال کوارک ها به یکدیگر هستند.
الکترون در اتم
الکترون یک ذره باردار منفی است که در خارج از هسته چرخش می کند. الکترونها به سرعت در اطراف هسته چرخش می کنند، دانشمندان هرگز نمیتوانند 100٪ مطمئن باشند که در آن قرار دارند، اما دانشمندان می توانند برآورد کنند که الکترونها باید باشند. اگر تعداد اتمهای الکترون و پروتون در یک اتم برابر باشد، گفته می شود که اتم یک بار خنثی است. الکترونها به بار مثبت پروتونها ی هسته جذب می شوند. الکترونها بسیار کوچکتر از نوترونها و پروتونها هستند. حدود 1800 بار کوچکتر!
پیکربندی الکترون اتم، توضیح مختصری از مکان الکترونها در یک اتم معمولی است. با استفاده از پیکربندی الکترون و اصول فیزیک، شیمیدانها می توانند خواص اتم مانند ثبات، نقطه جوش و هدایت را پیش بینی کنند.
نوترون
هیچ باری ندارند تعداد نوترون ها بر توده و رادیواکتیویت اتم تاثیر می گذارد
وجود نوترون توسط راتیرفورد در سال 1920 تئوریزه شد و توسط چادویک در سال 1932 کشف شد. در هنگام آزمایشات، نوترون ها در یک ورق نازک بریلیوم یافت شدند. .
نوترونها ذرات بدون تخلیه در تمام هسته های اتمی یافت می شوند (به جز برای هیدروژن 1). توده نوترون کمی بزرگتر از پروتون است. مانند پروتون ها، نوترون ها نیز از کوارک ها ساخته می شوند - یک کوارک "بالا" (با یک بار مثبت 2/3) و دو کوارک"پایین" هر کدام با یک بار منفی1/3
ایزوتوپها
تعداد نوترون ها در یک هسته ایزوتوپ عنصر را تعیین می کند. به عنوان مثال، هیدروژن دارای سه ایزوتوپ شناخته شده است: پروتیوم، دوتریوم و تریتیوم.
مطالب مرتبط در سایت دانستنی دردانم
ایزوتوپ ها چه هستند؟
پیوند کووالانسی چیست ؟
حباب ها در آب جوش چه هستند؟