Atomdefinition und Beispiele

Ein Atom ist die definierende Struktur eines Elements, das mit chemischen Mitteln nicht gebrochen werden kann. Ein typisches Atom besteht aus einem Kern von positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen mit negativ geladenen Elektronen, die diesen Kern umkreisen. Ein Atom kann jedoch aus einem einzelnen Proton (d. H. Dem Protiumisotop von Wasserstoff) als Kern bestehen. Die Anzahl der Protonen definiert die Identität eines Atoms oder seines Elements.

Atomgröße, Masse und Ladung

Die Größe eines Atoms hängt davon ab, wie viele Protonen und Neutronen es hat und ob es Elektronen hat oder nicht. Eine typische Atomgröße liegt bei etwa 100 Pikometern oder etwa einem Zehnmilliardstel Meter. Der größte Teil des Volumens ist ein leerer Raum mit Regionen, in denen sich Elektronen befinden können. Kleine Atome neigen dazu, sphärisch symmetrisch zu sein, aber dies gilt nicht immer für größere Atome. Im Gegensatz zu den meisten Diagrammen von Atomen umkreisen Elektronen den Kern nicht immer in Kreisen.

Atome können eine Masse von 1,67 x 10 haben^-27 kg (für Wasserstoff) auf 4,52 × 10^-25 kg für superschwere radioaktive Kerne. Die Masse beruht fast ausschließlich auf Protonen und Neutronen, da Elektronen zu einer vernachlässigbaren Masse eines Atoms beitragen.

Ein Atom mit der gleichen Anzahl von Protonen und Elektronen hat keine elektrische Nettoladung. Ein Ungleichgewicht in der Anzahl der Protonen und Elektronen bildet ein Atomion. Atome können also neutral, positiv oder negativ sein.

Entdeckung

Das Konzept, dass Materie aus kleinen Einheiten bestehen könnte, gibt es seit dem alten Griechenland und Indien. In der Tat wurde das Wort "Atom" im alten Griechenland geprägt. Die Existenz von Atomen wurde jedoch erst nach John Daltons Experimenten im frühen 19. Jahrhundert nachgewiesen. Im 20. Jahrhundert wurde es möglich, einzelne Atome mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie zu "sehen".

Während angenommen wird, dass sich Elektronen in den frühen Stadien der Urknallbildung des Universums gebildet haben, bildeten sich Atomkerne erst drei Minuten nach der Explosion. Gegenwärtig ist der im Universum am häufigsten vorkommende Atomtyp Wasserstoff, obwohl im Laufe der Zeit immer mehr Helium und Sauerstoff vorhanden sein werden, die Wasserstoff wahrscheinlich in Hülle und Fülle überholen werden.

Antimaterie und exotische Atome

Der größte Teil der im Universum angetroffenen Materie besteht aus Atomen mit positiven Protonen, neutralen Neutronen und negativen Elektronen. Es gibt jedoch ein Antimaterieteilchen für Elektronen und Protonen mit entgegengesetzten elektrischen Ladungen.

Positronen sind positive Elektronen, während Antiprotonen negative Protonen sind. Theoretisch könnten Antimaterieatome existieren oder hergestellt werden. Die einem Wasserstoffatom (Antiwasserstoff) äquivalente Antimaterie wurde 1996 am CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, in Genf hergestellt. Sollten sich ein reguläres Atom und ein Antiatom begegnen, würden sie sich unter Freisetzung gegenseitig vernichten erhebliche Energie.

Möglich sind auch exotische Atome, bei denen ein Proton, Neutron oder Elektron durch ein anderes Teilchen ersetzt wird. Beispielsweise könnte ein Elektron durch ein Myon ersetzt werden, um ein Myonatom zu bilden. Diese Arten von Atomen sind in der Natur nicht beobachtet worden, können jedoch in einem Labor hergestellt werden.

Atom Beispiele

• Wasserstoff
• Kohlenstoff-14
• Zink
• Cäsium
• Tritium
• Cl^- (Eine Substanz kann gleichzeitig ein Atom und ein Isotop oder ein Ion sein.)

Beispiele für Substanzen, die keine Atome sind, sind Wasser (H₂O), Tafelsalz (NaCl) und Ozon (O₃). Grundsätzlich ist jedes Material mit einer Zusammensetzung, die mehr als ein Elementsymbol enthält oder deren Index auf ein Elementsymbol folgt, eher ein Molekül oder eine Verbindung als ein Atom.