Atomer
Fakta, sammanfattning & Definition
- Atomer är den minsta materiaenheten och bildar tillsammans molekyler
- De innehåller protoner, neutroner, och elektroner
- Mer än 99 % av en atom är tomt utrymme men elektroner gör att atomer stöter bort varandra
- Antalet protoner i en atom bestämmer atomnumret
- Antalet protoner och neutroner bestämmer atommassan
Vad är atomer?
Atomer är den minsta enheten av materia (något som kan beröras fysiskt) som behåller alla kemiska egenskaper hos ett grundämne. De kombineras för att bilda molekyler (som i sin tur bildar fasta ämnen, gaser och vätskor).
Atompartiklar
Atomer består av tre grundläggande partiklar. Dessa är elektroner, protoner och neutroner – de kallas tillsammans för subatomära partiklar.
Atomkärnan innehåller både protoner (som är positivt laddade partiklar) och neutroner (som inte har någon laddning). Dessa protoner och neutroner kallas kollektivt för nukleoner och är bundna till varandra av en kraft som kallas den kvarvarande starka kraften. Antalet neutroner i förhållande till antalet protoner bidrar till att bestämma kärnans stabilitet.
Runt kärnan finns elektronskal som innehåller elektroner (som är negativt laddade partiklar. En atoms egenskaper beror på antalet och arrangemanget av alla dess partiklar.
Elektronerna är de minsta av de subatomära partiklarna (de är för små för att kunna mätas med de tekniker som forskarna för närvarande har tillgång till) och har en negativ laddning. De är bundna till kärnan på grund av sina motsatta elektriska laddningar. Om en atom har antingen fler eller färre elektroner än sitt atomnummer blir atomen laddad och kallas för en jon – om atomen har fler elektroner blir atomen mer negativ; om atomen har färre elektroner blir atomen mer positiv. Elektroner har ingen inre struktur och kallas därför elementarpartiklar.
Protoner har en positiv laddning och är 1836 gånger tyngre än en elektron. Antalet protoner i en atom är lika med atomnumret. Varje proton består av två uppåtriktade kvarkar och en nedåtriktad kvark – dessa är en typ av elementarpartiklar. Kvarkarna hålls samman av en kraft som kallas stark växelverkan – denna starka växelverkan förmedlas av gluoner (en annan typ av elementarpartikel).
Neutroner är den tyngsta subatomära partikeln och väger 1839 gånger mer än en elektron. De har ingen laddning alls. Varje neutron består av en up-kvark och två down-kvarkar.
Bilden nedan visar strukturen hos en atom. Du kan se kärnan och elektronskalen:
Atomvikt
Protoner och neutroner har samma massa på 1,67 × 10-24 gram – forskarna brukar definiera denna mängd som en dalton. Även om de har samma massa har neutroner ingen laddning (medan protoner har det). Detta innebär att neutroner bidrar kraftigt till en atoms massa, men inte till dess laddning.
Elektroner är mycket mindre och väger endast 9,11 × 10-28 gram – detta innebär att de inte bidrar väsentligt till en atoms massa, men på grund av dess laddning.
Tabellen nedan visar placering, massa och laddning för alla partiklar som ingår i en atom.
Atomens volym
Mer än 99 % av en atom är tomt utrymme. Anledningen till att objekt inte bara passerar genom varandra beror dock på elektronerna. Elektronerna som omger varje atom är negativt laddade och stöter därför bort varandra när de köps nära. Detta hindrar atomer från att uppta samma utrymme som varandra.
Atomnummer
Antalet protoner i en atom bestämmer atomens atomnummer – detta brukar betecknas med Z. Detta värde kommer aldrig att förändras om inte kärnan på något sätt sönderfaller, eller om kärnan bombarderas (kärnfysik). Kolets atomnummer är till exempel 6 eftersom det har 6 protoner. Atomnumret hjälper till att skilja grundämnen från varandra. Antalet elektroner i en atom motsvarar alltid antalet protoner – detta förklarar varför atomer inte har någon total laddning.
Massatal
Det totala antalet protoner och neutroner i en atom bestämmer dess masstal – detta brukar betecknas med A. Elektroner brukar man vanligtvis bortse från när man räknar ut massan av en elektron eftersom deras massa är så försumbar. Du kan beräkna antalet neutroner i ett grundämne med hjälp av följande ekvation:
massetal – antal protoner = antal neutroner
Isotoper av samma grundämne kommer att ha samma atomnummer men ett annat masstal – detta beror på att de kan ha olika antal neutroner. De flesta grundämnen har många naturligt förekommande isotoper. Du behöver också veta att ett grundämnes atommassa motsvarar genomsnittet av den relativa mängden av alla dess isotoper. Kol har till exempel tre isotoper, men eftersom kol-12 utgör cirka 99 % av allt kol – är det därför kolet har atommassan 12.
Fortsatt läsning
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