Atoomdefinitie en voorbeelden

Een atoom is de bepalende structuur van een element, dat niet met chemische middelen kan worden verbroken. Een typisch atoom bestaat uit een kern van positief geladen protonen en elektrisch neutrale neutronen met negatief geladen elektronen die rond deze kern cirkelen. Een atoom kan echter bestaan ​​uit een enkel proton (d.w.z. de protiumisotoop van waterstof) als een kern. Het aantal protonen bepaalt de identiteit van een atoom of zijn element.

Atoomgrootte, massa en lading

De grootte van een atoom hangt af van hoeveel protonen en neutronen het heeft en of het al dan niet elektronen heeft. Een typische atoomgrootte is ongeveer 100 picometer of ongeveer een tien miljardste meter. Het grootste deel van het volume is lege ruimte, met gebieden waarin elektronen kunnen worden aangetroffen. Kleine atomen zijn meestal sferisch symmetrisch, maar dit geldt niet altijd voor grotere atomen. In tegenstelling tot de meeste diagrammen van atomen, draaien elektronen niet altijd rond de kern in cirkels.

Atomen kunnen in massa variëren van 1,67 x 10^-27 kg (voor waterstof) tot 4,52 x 10^-25 kg voor superzware radioactieve kernen. De massa is bijna volledig te wijten aan protonen en neutronen, omdat elektronen te verwaarlozen massa bijdragen aan een atoom.

Een atoom met een gelijk aantal protonen en elektronen heeft geen netto elektrische lading. Een onbalans in het aantal protonen en elektronen vormt een atoomion. Dus atomen kunnen neutraal, positief of negatief zijn.

Ontdekking

Het concept dat er toe zou kunnen bestaan ​​om kleine eenheden te maken, bestaat al sinds het oude Griekenland en India. In feite werd het woord "atoom" in het oude Griekenland bedacht. Het bestaan ​​van atomen werd echter niet bewezen tot John Dalton's experimenten in de vroege jaren 1800. In de 20e eeuw werd het mogelijk om individuele atomen te "zien" met behulp van scanning tunneling microscopie.

Hoewel men gelooft dat elektronen in de zeer vroege stadia van de Big Bang-vorming van het universum werden gevormd, vormden atoomkernen zich pas drie minuten na de explosie. Op dit moment is waterstof het meest voorkomende type atoom in het universum, hoewel na verloop van tijd steeds grotere hoeveelheden helium en zuurstof zullen bestaan, waardoor waterstof waarschijnlijk in overvloed wordt ingehaald.

Antimaterie en exotische atomen

De meeste materie die in het universum wordt aangetroffen, bestaat uit atomen met positieve protonen, neutrale neutronen en negatieve elektronen. Er bestaat echter een antimaterie deeltje voor elektronen en protonen met tegengestelde elektrische ladingen.

Positronen zijn positieve elektronen, terwijl antiprotonen negatieve protonen zijn. Theoretisch kunnen antimaterie-atomen bestaan ​​of worden gemaakt. De antimaterie equivalent aan een waterstofatoom (antiwaterstof) werd geproduceerd in CERN, de Europese Organisatie voor nucleair onderzoek, in Genève in 1996. Als een regulier atoom en een anti-atoom elkaar zouden ontmoeten, zouden ze elkaar vernietigen, terwijl ze vrijkomen aanzienlijke energie.

Exotische atomen zijn ook mogelijk, waarbij een proton, neutron of elektron wordt vervangen door een ander deeltje. Een elektron zou bijvoorbeeld kunnen worden vervangen door een muon om een ​​muonisch atoom te vormen. Dit soort atomen zijn in de natuur niet waargenomen, maar kunnen in een laboratorium worden geproduceerd.

Atoom voorbeelden

• waterstof
• koolstof-14
• zink
• cesium
• tritium
• cl^- (een stof kan tegelijkertijd een atoom en een isotoop of ion zijn)

Voorbeelden van stoffen die geen atomen zijn, zijn water (H₂O), keukenzout (NaCl) en ozon (O₃). Kortom, elk materiaal met een samenstelling die meer dan één elementensymbool bevat of dat een subscript heeft dat een elementensymbool volgt, is een molecuul of verbinding in plaats van een atoom.