Struktura atoma

Atom je stabilni elektro neutralni sastav jezgra i elektronskog omotača.

Sastoji se od jezgra i elektronskog omotača. Jezgra sadrži pozitivno nabijene protone i nenabijene neutrone, a elektronski oblak je građen od negativno nabijenih elektrona.Elektroni su raspoređeni u ljuskama odnosno orbitalama. Nisu sve orbitale jednako velike. U orbitalama bližim jezgri stane manji broj elektrona, a u onim daljim od jezgre stane veći broj elektrona. Svojstvo atoma da popuni posljednju (najudaljeniju) orbitalu naziva se afinitet prema elektronu.

Protoni i neutroni imaju podjednaku masu, te su oko 2000 puta teži od elektrona čiju masu zanemarujemo, pa zbog toga jezgra čini 99,95 %^[4] mase atoma. Masa elektrona me, masa protona mp i masa neutrona mn su fundamentalne konstante, i mogu se pronaći u tablici periodni sustav elemenata. Teže čestice (protoni i neutroni) locirani su u atomskoj jezgri (nukleusu), elektroni zauzimaju mnogo veći volumen oko jezgre (elektronski oblak).

Jezgro je definisano:

• Atomskim, protonskim ili rednim brojem Z = broj protona = broj elektrona, ili Z = N(p) = N(e)

• Masenim ili nukleonskim brojem A = broj protona + broj neutrona, ili A = N(p) + N(n)

Atom

Atom je najmanja jedinica materije koja definiše hemijske elemente. Materija u čvrstom, tečnom, gasovitom stanju, ili u obliku plazme se sastoji od neutralnih ili jonizovanih atoma. Atomi su veoma mali: veličina atoma se meri u pikometrima — bilionitim delovima (10⁻¹²) metra.^[1] Svaki atom se sastoji od jezgra i jednog ili više elektrona koji kruže oko nukleusa. Nukleus se sastoji od jednog ili više protona i tipično sličnog broja neutrona (vodonik-1 nema neutrona). Protoni i neutroni se nazivaju nukleonima. Preko 99,94% atomske mase je u jezgru.^[2] Protoni imaju pozitivno električno naelektrisanje, elektroni imaju negativno električno naelektrisanje, a neutroni nisu naelektrisani. Ako je broj protona i elektrona jednak, taj atom je električno neutralan. Ako atom ima višak ili manjak elektrona u odnosu na protone, onda on ima sveukupno pozitivno ili negativno naelektrisanje, i naziva se jon.

Elektrone atoma privlače protoni atomskog nukleusa posredstvom elektromagnetne sile. Protoni i neutroni u nukleusu se međusobno privlače dejstvom različitih sila, nuklearnih sila, koje su obično jače od elektromagnetne sile međusobnog odbijanja pozitivno naelektrisanih protona. Pod određenim okolnostima odbijajuća elektromagnetna sila postaje jača od nuklearne sile, i nukleoni mogu da budu izbačeni iz jezgra, ostavljajući iza sebe različiti element: nuklearno raspadanjedovodi do nuklearne transmutacije.

Broj protona u jezgru definiše kojem hemijskom elementu atom pripada: na primer, svi atomi bakra sadrže 29 protona. Broj neutrona definiše izotop elementa.^[3] Broj elektrona utiče na magnetna svojstva atoma. Atomi se mogu vezati za jedan ili više drugih atoma putem hemijskih veza čime se formiraju hemijska jedinjenja kao što su molekuli. Sposobnost atoma da se asocira i disocira je odgovorna za većinu fizičkih promena primetnih u prirodi, i tema je nauke hemije.

Nisu sve mase u svemiru sastavljene od atoma. Tamna materija se sastoji od ne samo materije, već i od čestica koje su trenutno nepoznatog tipa. Takođe, klasična Njutnova fizika ne objašnjava mnoge od osobina i ponašanja atoma i subatomiskih čestica: polje kvantne mehanike je razvijeno radi toga.