Popis atomu

Atom je základní jednotka hmoty a zároveň je i nejmenší jednotka hmoty která má charakteristické vlastnosti chemického prvku. Atom má tři základní součásti: proton, neutron a elektron. Protony jsou pozitivně nabité částky které jsou umístěné v jádru spolu s neutrony které jsou částky stejné velikostí jako i protony, ale nemají elektrický náboj. Protony a neutrony se dohromady jmenují nukleony. Kolem atomového jádra cirkulují negativně nabité elektrony které tvoří elektronový plášť. V normálních poměrech atom má stejný počet protonu a elektronu.hmota elektronu je přibližně 1836 menší než hmota protonu, vlastně neutronu a proto se často zanedbává u rozpočtu.

Všechny atomy, bez ohledu na počet protonu a elektronu, mají přibližně stejný průměr a to je asi 10^-10 metrů. Jádra atomu mají průměr mezi 1 – 10 x 10^-15 metrů. Z těch čísel je viditelné že je atom vlastně prázdný prostor.

Atom. Základní částí atomu jsou protony, neutrony a elektrony.

Mezi všemi elektrický nabitými částky působí Coulombová (elektrostatická) síla. Jméno dostala podle francouzského fyzika Charlese Augustinu Coulombu (1736 – 1806), který první dokázal že se náboje přitahují vlastně odrážejí sílou která je proporcionální jejich velikosti a opačně proporcionální kvadrátu vzdáleností mezi čími. (F=k*q₁*q₂/r², kde jsou q₁ i q₂ náboje, r je vzdálenost, a k je konstanta která je ve vakuumu jeden). Podle Coulombu je také pojmenována i jednotka elektrického náboje kterém je označení C, a definuje se jako kvantita náboje která projde skrz průřez průvodce v jedné vteřině při konstantním proudu od 1 ampéru (C = As).

Coulombová síla je hlavní síla v mezi působení jádra atomu a elektronického pláště. Každý elektron je negativně nabitý nábojem od 1.6 * 10^-19 C, a každý proton má pozitivní náboj od stejných 1.6 * 10^-19 C, a tak se jádro atomu a elektronický plášť přitahují podle Coulombového zákona. Atom ve svém eklektický stabilním stavu má stejný počet protonu a elektronu. Když přijme nebo ztratí elektron stává se elektrický nabitý a v tom stavu se nazývá ion. Atom který má více protonu než elektronu je pozitivně nabitý a nazývá se kation (označuje se např. jako Na+). Anion je atom který má více elektronu než protonu a je kvůli tomu negativně nabitý (Cl-).

Elektrony v atomu můžou mít jenom určité energetické stavy, popisuje je skupina kvantních čísel které určují vzdálenost elektronu od jádra atomu, intenzitou a směrem rotace, a také směrem rotace elektronu kolem vlastní osy (spin). Změnou energetického stavu elektronu vzniká nebo se absorbuje světlo určité barvy elektrony jsou v atomu umístěny v sedm slupkách kolem jádra, a maximální počet elektronu v každý slupce je omezený na 2n²,kde je n řadová číslovka slupky. Vnější slupka není vždy vyplněna: natrium má dva elektrony v první slupce, osm v druhé a jenom jeden elektron v třetí. Kvůli Heisenbergové zásadě neurčitostí není možné současně určit pozici a rychlost elektronu a proto se elektronový plášť může popsat jenom statistický. Podle toho oběžné dráhy elektronu jsou jenom pravděpodobně dělení takového nahodilého pohybování.

Při popisování jádra atomu důležité jsou tři ze čtyř základních sil ve vesmíru: silná nukleární síla, slabá nukleární síla a Coulombová síla (gravitace se může zanedbat). Silná nukleární síla je síla která působí mezi dva nukleony a ta síla drží jádro dohromady přes odpudivou sílu pozitivně nabitých elektronu. Slabá nukleární síla podepírá některé druhy radioaktivity a interakci mezi částkami v atomu. Nukleární síly dostaly název podle toho že působí na úrovní atomového jádra (nukleus), vlastně dosah těch sil je velmi malý. Na velmi malých vzdálenostech silná nukleární síla je větší než Coulombová síla, ale na vzdálenostech větších než 2.5 fm Coulombová síla získává převahu. Kvůli tomu efektu silná nukleární síla drží jádro atomu dohromady, a Coulombová síla drží elektrony na draze kolem jádra atomu.

Dva nejdůležitější čísla která popisuji atom jsou atomové číslo a relativní atomová hmota. Atomové číslo nebo protonové číslo je počet protonu v jádře atomu a označujeme ho písmenem Z. řadové číslo prvků v periodickém systému prvků je atomové číslo. Atomové číslo se označuje jako levý subskript (₂He). Relativní atomová hmota prvků je vztah průměrné hmoty atomu prvků a 1/12 hmoty atomu nuklidu ¹²C, který podle definici má atomovou tíhu 12. Označuje se jako levý subskript (¹²C), a označení je písmeno A. Počet neutronu v jádře atomu se označuje písmenem N a nazývá se ještě neutronové číslo atomu. Jestli se relativní atomová hmota zakrouží na celé číslo je to tedy součet protonu a neutronu v jádře atomu,vlastně A = Z + N.

Atomy které mají stejný počet protonu (atomová číslo), a různý počet neutronu (znamená různou relativní atomovou hmotu)nazývají se izotopy . izotopy stejného prvků mají stejné chemické, ale různé fyzické vlastnosti. V periodickém systému prvků se pro relativní atomovou hmotu bere nejstabilnější izotop prvků.