Atoomdefinitie en voorbeelden

Bestaan ​​antimaterie en exotische atomen echt?

KTSDESIGN/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images

Een atoom is de bepalende structuur van een element , die op geen enkele chemische manier kan worden verbroken. EEN typisch atoom bestaat uit een kern van positief geladen protonen en elektrisch neutraal neutronen met negatief geladen elektronen om deze kern draaien. Een atoom kan echter bestaan ​​uit een enkel proton (d.w.z. het protium isotoop van waterstof ) als een kern. De aantal protonen definieert de identiteit van een atoom of zijn element.

Atoomgrootte, massa en lading

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

Atomen kunnen in massa variëren van 1,67 x 10^-27kg (voor waterstof) tot 4,52 x 10^-25kg voor superzware radioactieve kernen. De massa is bijna volledig te danken aan protonen en neutronen, aangezien elektronen bijdragen verwaarloosbare massa tot 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 atomair ion. Atomen kunnen dus neutraal, positief of negatief zijn.

Ontdekking

Het concept dat materie uit kleine eenheden bestaat, bestaat al sinds het oude Griekenland en India. In feite is het woord 'atoom' bedacht in het oude Griekenland. Het bestaan ​​van atomen werd echter pas bewezen John Dalton's experimenten in het begin van de 19e eeuw. In de 20e eeuw werd het mogelijk om individuele atomen te 'zien' met behulp van scanning tunneling microscopie.

Hoewel wordt aangenomen dat elektronen in de zeer vroege stadia van de oerknalvorming van het universum werden gevormd, werden atoomkernen pas drie minuten na de explosie gevormd. Op dit moment is waterstof het meest voorkomende type atoom in het universum, hoewel er in de loop van de tijd steeds grotere hoeveelheden helium en zuurstof zullen ontstaan, die waarschijnlijk waterstof in overvloed zullen inhalen.

Antimaterie en exotische atomen

De meeste materie die we in het heelal tegenkomen, is gemaakt van atomen met positieve protonen, neutrale neutronen en negatieve elektronen. Er bestaat echter een antimateriedeeltje voor elektronen en protonen met tegengestelde elektrische ladingen.

Positronen zijn positieve elektronen, terwijl antiprotonen negatieve protonen zijn. theoretisch, antimaterie atomen zou kunnen bestaan ​​of worden gemaakt. De antimaterie equivalent aan a waterstofatoom (anti-waterstof) werd geproduceerd bij CERN, de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek, in Genève in 1996. Als een normaal atoom en een anti-atoom elkaar zouden ontmoeten, zouden ze elkaar vernietigen, terwijl er veel energie vrijkomt.

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

Voorbeelden van atomen

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

Voorbeelden van stoffen die geen atomen zijn, zijn water (H_tweeO), tafel zout (NaCl) en ozon (O₃). In principe is elk materiaal met een compositie die meer dan één elementsymbool bevat of dat een subscript heeft dat volgt op een element symbool is een molecuul of verbinding in plaats van een atoom.