atomer er de grundlæggende enheder af stof og den definerende struktur af elementer. Udtrykket” atom ” kommer fra det græske ord for udelelig, fordi man engang troede, at atomer var de mindste ting i universet og ikke kunne opdeles. Vi ved nu, at atomer består af tre partikler: protoner, neutroner og elektroner — som er sammensat af endnu mindre partikler, såsom kvarker.
atomer blev oprettet efter Big Bang for 13, 7 milliarder år siden., Efterhånden som det varme, tætte nye univers afkøles, blev forholdene egnede til kvarker og elektroner til dannelse. Kvarker kom sammen for at danne protoner og neutroner, og disse partikler kombineres til kerner. Alt dette fandt sted inden for de første få minutter af universets eksistens, ifølge CERN.
det tog 380.000 år for universet at afkøle nok til at bremse elektronerne, så kernerne kunne fange dem til at danne de første atomer. De tidligste atomer var primært brint og helium, som stadig er de mest rigelige elementer i universet, ifølge Jefferson Lab., Tyngdekraften fik til sidst gasskyer til at samle sig og danne stjerner, og tungere atomer blev (og stadig er) skabt i stjernerne og sendt gennem universet, da stjernen eksploderede (supernova).
atompartikler
protoner og neutroner er tungere end elektroner og ligger i kernen i atomets centrum. Elektroner er ekstremt lette og findes i en sky, der kredser om kernen. Elektronskyen har en radius, der er 10.000 gange større end kernen, ifølge Los Alamos National Laboratory.,protoner og neutroner har omtrent samme masse. Imidlertid er en proton omkring 1,835 gange mere massiv end en elektron. Atomer har altid et lige antal protoner og elektroner, og antallet af protoner og neutroner er normalt det samme også. Tilføjelse af en proton til et atom gør et nyt element, mens tilsætning af en neutron gør en isotop, eller tungere version, af atom.
Nucleus
kernen blev opdaget i 1911 af Ernest Rutherford, en fysiker fra New Zealand., I 1920 foreslog Rutherford navnet proton for atomets positivt ladede partikler. Han teoretiserede også, at der var en neutral partikel i kernen, som James Chad .ick, en britisk fysiker og studerende af Rutherfords, var i stand til at bekræfte i 1932.
næsten hele massen af et atom ligger i sin kerne, ifølge Kemi Librete .ts. Protoner og neutroner, der udgør kernen, er omtrent den samme masse (protonen er lidt mindre) og har samme vinkelmoment eller spin.,
kernen holdes sammen af den stærke kraft, en af de fire grundlæggende kræfter i naturen. Denne kraft mellem protoner og neutroner overvinder den frastødende elektriske kraft, der ellers ville skubbe protonerne fra hinanden i henhold til reglerne for elektricitet. Nogle atomkerner er ustabile, fordi bindingskraften varierer for forskellige atomer baseret på kernens størrelse. Disse atomer henfalder derefter til andre elementer, såsom kulstof-14, der nedbrydes til nitrogen-14.,
protoner
protoner er positivt ladede partikler, der findes inden for atomkerner. Rutherford opdagede dem i forsøg med katodestrålerør, der blev udført mellem 1911 og 1919. Protoner er omkring 99.86% så massive som neutroner.
antallet af protoner i et atom er unikt for hvert element., For eksempel har carbonatomer seks protoner, hydrogenatomer har en og O .ygenatomer har otte. Antallet af protoner i et atom omtales som atomnummer af dette element. Antallet af protoner bestemmer også elementets kemiske opførsel. Elementer er arrangeret i det periodiske system af elementerne i rækkefølge af stigende atomnummer.,
Tre kvarker udgør hver proton — to “op” kvarker (hver med et to-tredjedele positiv ladning) og en “down” quark (med en tredjedel negativ ladning) — og de er holdt sammen af andre sub-atomare partikler kaldet gluoner, som er tidskrift.
elektroner
elektroner er små sammenlignet med protoner og neutroner, over 1.800 gange mindre end enten en proton eller en neutron. Elektroner er omkring 0,054% så massive som neutroner, ifølge Jefferson Lab.
Joseph John (J. J.) Thomson, en britisk fysiker, opdagede elektronen i 1897, ifølge Science History Institute., Oprindeligt kendt som “blodlegemer,” elektroner har en negativ ladning og er elektrisk tiltrukket af de positivt ladede protoner. Elektroner omgiver atomkerne i veje kaldes orbitals, en idé, der blev lagt frem af Erwin Schrödingers, en Østrigsk fysiker, i 1920’erne. I dag, denne model er kendt som den kvantemekaniske model eller elektron-sky model. De indre orbitaler, der omgiver atomet, er sfæriske, men de ydre orbitaler er meget mere komplicerede.et atoms elektronkonfiguration refererer til placeringen af elektronerne i et typisk atom., Ved hjælp af fysikens elektronkonfiguration og principper kan kemikere forudsige et atoms egenskaber, såsom stabilitet, kogepunkt og ledningsevne, ifølge Los Alamos National Laboratory.
Neutroner
neutron ‘ s eksistens blev teoretiseret af Rutherford i 1920 og blev opdaget af Chadwick i 1932, ifølge American Physical Society. Neutroner blev fundet under forsøg, da atomer blev skudt på et tyndt ark beryllium. Subatomære partikler uden ladning blev frigivet-neutronen.,
neutroner er uladede partikler, der findes inden for alle atomkerner (undtagen hydrogen). En neutronmasse er lidt større end en proton. Ligesom protoner er neutroner også lavet af kvarker — en “op” kvark (med en positiv 2/3 ladning) og to “ned” kvarker (hver med en negativ en tredjedel ladning).
atomets historie
atomets teori går mindst lige så langt tilbage som 440 f.kr. til Democritus, en græsk videnskabsmand og filosof. Democritus sandsynligvis bygget sin teori om atomer på arbejdet i tidligere filosoffer, ifølge andre G. G., Van Melsen, forfatter af “fra Atomos til Atom: konceptets historie Atom” (du .uesne University Press, 1952).
Democritus’ forklaring af atomet begynder med en sten. En sten skåret i halvdelen giver to halvdele af samme sten. Hvis stenen skulle klippes kontinuerligt, ville der på et tidspunkt eksistere et stykke af stenen, der var lille nok til, at den ikke længere kunne klippes. Udtrykket” atom ” kommer fra det græske ord for udelelig, hvilket Democritus konkluderede, skal være det punkt, hvor et væsen (enhver form for materie) ikke kan opdeles mere.,
Hans forklaring i prisen ideer, at atomer eksisterer adskilt fra hinanden, at der er en uendelig mængde af atomer, at atomer er i stand til at bevæge sig, at de kan kombinere sammen for at skabe noget, men ikke fusionere til at blive en ny atom, og at de ikke kan være opdelt i henhold til Universet i Dag. Men fordi de fleste filosoffer på det tidspunkt — især den meget indflydelsesrige Aristoteles — troede, at alle spørgsmål blev skabt af jord, luft, ild og vand, Demokrit’ atomic theory blev lagt til side.,
John Dalton, en Britisk kemiker, bygget på Demokrit’ ideer i 1803, da han rakte sin egen atom-teori, i henhold til kemi-afdelingen på Purdue University. Daltons teori indeholdt flere ideer fra Democritus, såsom atomer er udelelige og uforgængelige, og at forskellige atomer dannes sammen for at skabe alt stof., Dalton ‘ s tilføjelser til teorien, der omfattede følgende ideer: At alle atomer af et bestemt grundstof var identiske, at atomer af et element vil have forskellige tykkelser og egenskaber end atomer af et andet element, at atomerne ikke kan skabes eller destrueres, og at sagen er dannet af atomer, der kombinerer i simple hele tal.Thomson, den britiske fysiker, der opdagede elektronen i 1897, beviste, at atomer kan opdeles, ifølge Chemical Heritage Foundation., Han var i stand til at bestemme eksistensen af elektroner ved at studere egenskaberne ved elektrisk udladning i katodestrålerør. Ifølge Thomsons papir fra 1897 blev strålerne afbøjet i røret, hvilket viste, at der var noget, der var negativt ladet i vakuumrøret. I 1899 offentliggjorde Thomson en beskrivelse af sin version af atomet, almindeligvis kendt som “plum pudding model.”Et uddrag af dette papir findes på Chem Team-.ebstedet., Thomson ‘ s model af atomet omfattede et stort antal elektroner suspenderet i noget, der producerede en positiv ladning giver atomet en samlet neutral ladning. Hans model lignede blommepudding, en populær britisk dessert, der havde rosiner ophængt i en rund kagelignende bold.
den næste videnskabsmand til yderligere at ændre og fremme atommodellen var Rutherford, der studerede under Thomson, ifølge kemiafdelingen ved Purdue University. I 1911 offentliggjorde Rutherford sin version af atomet, som omfattede en positivt ladet kerne, der kredser om elektroner., Denne model opstod, da Rutherford og hans assistenter fyrede alfapartikler på tynde guldplader. En alfapartikel består af to protoner og to neutroner, alle holdt sammen af den samme stærke atomkraft, der binder kernen, ifølge Jefferson Lab. forskerne bemærkede, at en lille procentdel af alfapartiklerne var spredt i meget store vinkler til den oprindelige bevægelsesretning, mens flertallet passerede lige igennem næppe forstyrret., Rutherford var i stand til at tilnærme størrelsen af kernen i guld atom, finde det at være mindst 10.000 gange mindre end størrelsen af hele atom med meget af atom er tomme rum. Rutherfords model af atomet er stadig den grundlæggende model, der bruges i dag.,
Flere andre forskere fremmes den atomare model, herunder Niels Bohr (bygget på Rutherford ‘ s model til at omfatte egenskaber af elektroner, der er baseret på brint frekvenser), Erwin Schrödingers (udviklet kvante-model af atom), Werner Heisenberg (anført, at man ikke kan vide, både position og hastighed af en elektron samtidigt), og Murray Gell-Mann og George Zweig (uafhængigt udviklet den teori, at protoner og neutroner består af kvarker).