Komponenter af Atom
Subatomare partikler
Selvom ordet atom oprindeligt betegnes som en partikel, der ikke kan skæres i mindre partikler, i moderne videnskabelig brug af den ‘atom’ er sammensat af forskellige sub-atomare partikler. De grundlæggende partikler af et atom består af elektronen, protonen og, for andre atomer end hydrogen-1, neutronen.,
elektronen er langt den mindst massive af disse partikler på 9.11×10-31 kg, med en negativ elektrisk ladning og størrelse, der er så små, at være i øjeblikket måles. Protoner har en positiv ladning og en masse 1,836 gange elektronens, ved 1,67 10 10-27 kg, selvom atombindingsenergiændringer kan reducere dette. Neutroner har ingen elektrisk ladning og har en fri masse på 1,839 gange massen af elektroner. Neutroner og protoner har sammenlignelige dimensioner-i størrelsesordenen 2, 5 10-1 10-15 m-selvom ‘overfladen’ af disse partikler ikke er meget skarpt defineret.,
både protoner og neutroner menes nu at være sammensat af endnu mere elementære partikler, kaldet kvarker. Kvarken danner en af de to grundlæggende bestanddele af stof, den anden er leptonen, hvoraf elektronen er et eksempel. Der er seks forskellige typer kvarker, og hver har en fraktioneret elektrisk ladning på enten +2/3 eller -1/3. Protoner er sammensat af to op kvarker og en ned kvark, mens en neutron består af en op kvark og to ned kvarker., Kvarkerne holdes sammen af den stærke atomkraft, medieret af elementære partikler kaldet gluoner.
Nucleus
Alle bundet protoner og neutroner i et atom udgør en tæt, massiv atomkerne, og er samlet kaldes nucleons. Selvom den positive ladning af protoner får dem til at afvise hinanden, de er bundet sammen med neutronerne med et attraktivt potentiale med kort rækkevidde kaldet den resterende stærke kraft., Radius af en kerne er omtrent lig med fm, hvor A er det samlede antal nukleoner. Dette er meget mindre end atomets radius, som er i størrelsesordenen 105 fm.
atomer af det samme element har det samme antal protoner, kaldet atomnummeret. Inden for et enkelt element, antallet af neutroner kan variere, bestemmelse af isotopen af dette element. Antallet af neutroner i forhold til protonerne bestemmer stabiliteten af kernen, med visse isotoper, der gennemgår radioaktivt henfald på grund af den svage kraft.,
antallet af protoner og neutroner i atomkernen kan ændres, selv om det kan kræve meget høje energier, på grund af den stærke kraft. Nuklear fusion opstår, når yderligere protoner eller neutroner kolliderer med kernen. Nuklear fission er den modsatte proces, hvilket får kernen til at udsende en vis mængde nukleoner-normalt gennem radioaktivt henfald. Kernen kan også ændres gennem bombardement af subatomære partikler med høj energi eller fotoner., I sådanne processer, som ændrer antallet af protoner i en kerne, atomet bliver et atom af et andet grundstof.
fusionen af to kerner, der har lavere atomantal end jern og nikkel, er en eksoterm proces, der frigiver mere energi end nødvendigt for at bringe dem sammen. Det er denne energifrigørende proces, der gør nuklear fusion i stjerner til en selvbærende reaktion. Nettotabet af energi fra fusionsreaktionen betyder også, at massen af de smeltede kerner er lavere end den kombinerede masse af de enkelte kerner., Den frigivne energi (E) er beskrevet af Albert Einsteins masse-energi ækvivalens formel, E= mc2, hvor m er massetabet og c er lysets hastighed.
kernens masse er mindre end summen af masserne af de separate partikler. Forskellen mellem disse to værdier er bindende energi af kernen. Det er den energi, der udsendes, når de enkelte partikler samles for at danne kernen. Den bindende energi pr nucleon stiger med stigende atomnummer indtil jern eller nikkel er nået., For tungere kerner begynder bindingsenergien at falde. Det betyder fusionsprocesser med kerner, der har højere atomtal, er en endoterm proces. Disse mere massive kerner kan ikke gennemgå en energiproducerende fusionsreaktion, der kan opretholde den hydrostatiske ligevægt af en stjerne. Til sidst, ved tilstrækkeligt høje atomnumre, bliver bindingsenergien negativ, hvilket resulterer i en ustabil kerne.
elektronsky
elektronerne danner en meget større elektronsky, der omgiver kernen., Disse elektroner er bundet til protonerne i kernen af den elektromagnetiske kraft. Antallet af elektroner, der er forbundet med et atom, ændres let på grund af den lavere energi af binding af elektroner.
Atomer er elektrisk neutrale, hvis de har et lige antal protoner og elektroner. Atomer, der enten har et underskud eller et overskud af elektroner kaldes ioner. Elektroner, der er længst fra kernen, kan overføres til andre nærliggende atomer eller deles mellem atomer., Ved denne mekanisme er atomer i stand til at binde sig til molekyler og andre typer kemiske forbindelser som ioniske og kovalente netværkskrystaller.
hver elektron i et atom eksisterer i en bestemt energitilstand inden for et karakteristisk område omkring kernen, der er defineret af en atombane. Denne matematiske funktion beskriver elektronens bølgelignende opførsel i en bestemt kvantetilstand. Elektronen kan ændre sin tilstand til et højere energiniveau ved at absorbere en foton med tilstrækkelig energi til at øge den ind i den nye kvantetilstand., Ligeledes kan en elektron i en højere energitilstand gennem spontan emission falde til en lavere energitilstand, mens den udstråler overskydende energi som en foton. Disse karakteristiske energiværdier, defineret af forskellene i kvantetilstandernes energier, er ansvarlige for atomspektrale linjer.
form af elektron sky.
tilbage til toppen af siden