Atomer
Fakta, resumé & Definition
- Atomer er den mindste enhed af stof og kombineres til at danne molekyler
- De indeholder protoner, neutroner, og elektroner
- Mere end 99 % af et atom er tomt rum, men elektroner får atomerne til at støde fra sig
- Antal af protoner i et atom bestemmer dets atomnummer
- Antal af protoner og neutroner bestemmer dets atommasse
Hvad er atomer?
Atomer er den mindste stofenhed (noget, som man fysisk kan røre ved), som bevarer alle et grundstofs kemiske egenskaber. De kombineres for at danne molekyler (som igen danner faste stoffer, gasser og væsker).
Atompartikler
Atomer består af tre grundpartikler. Disse er elektroner, protoner og neutroner – de kaldes tilsammen for subatomare partikler.
Atomets kerne indeholder både protoner (som er positivt ladede partikler) og neutroner (som ikke har nogen ladning). Disse protoner og neutroner kaldes tilsammen for nukleoner og er bundet sammen af en kraft, der kaldes den resterende stærke kraft. Antallet af neutroner i forhold til antallet af protoner er med til at bestemme kernens stabilitet.
Omkring kernen er der elektronskaller, som indeholder elektronerne (som er negativt ladede partikler. Et atoms egenskaber afhænger af antallet og placeringen af alle dets partikler.
Elektroner er de mindste af de subatomare partikler (de er for små til at kunne måles med de teknikker, som forskerne i øjeblikket har til rådighed) og har en negativ ladning. De er bundet til kernen på grund af deres modsatte elektriske ladninger. Hvis et atom har enten flere eller færre elektroner end sit atomnummer, bliver atomet ladet og kaldes en ion – hvis atomet har flere elektroner, bliver det mere negativt; hvis atomet har færre elektroner, bliver det mere positivt. Elektroner har ingen indre struktur, og derfor kaldes de elementarpartikler.
Protoner besidder en positiv ladning og er 1836 gange tungere end en elektron. Antallet af protoner i et atom er lig med atomnummeret. Hver proton består af to op-kvarker og en ned-kvark – disse er en type elementarpartikler. Kvarker holdes sammen af en kraft kaldet den stærke vekselvirkning – denne stærke vekselvirkning formidles af gluoner (en anden type elementarpartikel).
Neutroner er den tungeste subatomare partikel og vejer 1839 gange mere end en elektron. De besidder ingen ladning overhovedet. Hver neutron består af en op-kvark og to ned-kvarker.
Billedet nedenfor viser strukturen af et atom. Du kan se kernen og elektronskallerne:
Atomets masse
Protoner og neutroner har den samme masse på 1,67 × 10-24 gram – forskerne definerer normalt denne mængde som en Dalton. Selv om de har samme masse, har neutroner ingen ladning (mens protoner har det). Det betyder, at neutroner vil bidrage kraftigt til et atoms masse, men ikke til dets ladning.
Elektroner er meget mindre og vejer kun 9,11 × 10-28 gram – det betyder, at de ikke bidrager væsentligt til et atoms masse, men på grund af dets ladning.
Tabellen nedenfor viser placeringen, massen og ladningen af alle de partikler, der er i et atom.
Atomets volumen
Mere end 99 % af et atom er tomt rum. Grunden til, at objekter ikke bare passerer igennem hinanden, skyldes imidlertid elektronerne. De elektroner, der omgiver hvert atom, er negativt ladede og frastøder derfor hinanden, når de købes tæt på. Dette forhindrer atomer i at optage samme rum som hinanden.
Atomnummer
Antal af protoner i et atom bestemmer dets atomnummer – dette betegnes normalt med Z. Denne værdi vil aldrig ændre sig, medmindre kernen på en eller anden måde henfalder, eller kernen bliver bombarderet (kernefysik). F.eks. er kulstofs atomnummer 6, fordi det har 6 protoner. Atomnummeret er med til at skelne grundstoffer fra hinanden. Antallet af elektroner i et atom svarer altid til antallet af protoner – det forklarer, hvorfor atomer ikke har nogen samlet ladning.
Massetal
Det samlede antal protoner og neutroner i et atom bestemmer dets massetal – det betegnes normalt med A. Der ses normalt bort fra elektroner, når man beregner en elektrons masse, da deres masse er så ubetydelig. Du kan beregne antallet af neutroner i et grundstof ved hjælp af følgende ligning:
massetal – antal protoner = antal neutroner
Isotoper af det samme grundstof vil have det samme atomnummer, men et forskelligt massetal – det skyldes, at de kan have et forskelligt antal neutroner. De fleste grundstoffer har mange naturligt forekommende isotoper. Du skal også vide, at et grundstofs atommasse er lig med gennemsnittet af den relative hyppighed af alle dets isotoper. F.eks. har kulstof tre isotoper, men fordi kulstof-12 udgør ca. 99 % af alt kulstof – derfor har kulstof en atommasse på 12.
Videre læsning
http://www.chem4kids.com/files/atom_structure.html
https://www.livescience.com/37206-atom-definition.html
http://www2.open.ac.uk/openlearn/periodictablephase2/atom.html
https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Atomteori/isotoper