Atom
Atom jest podstawowym składnikiem materii, składającym się z dodatnio naładowanego jądra oraz ujemnie naładowanej chmury elektronowej. Jądro, zbudowane z protonów i neutronów, ma rozmiary około 1 femtometra, co jest 100 000 razy mniej niż rozmiar chmury elektronowej. W historii atomizm był koncepcją znaną od starożytności, a jego akceptacja nastąpiła w XVIII wieku, gdy chemicy zaczęli identyfikować pierwiastki i ich proporcje w reakcjach chemicznych.
Historia i atomizm
Pomysł istnienia niepodzielnych składników materii, atomów, pojawił się w pismach indyjskich i greckich. W XVIII wieku atomizm został potwierdzony przez odkrycia chemiczne i teorie naukowe. W XIX wieku ruchy Browna dostarczyły dowodów na ziarnistość materii. W XX wieku mechanika kwantowa pozwoliła na stworzenie matematycznych modeli struktury atomu.
Cząstki subatomowe
Atom składa się z trzech głównych cząstek: elektronów, protonów i neutronów. Elektron ma masę 9,11 × 10−31 kg, proton około 1,67 × 10−27 kg, a neutron 1,69 × 10−27 kg. Protony mają dodatni ładunek, neutrony są obojętne, a elektrony mają ładunek ujemny. Protony i neutrony, zwane nukleonami, są zbudowane z kwarków, które są podstawowymi składnikami materii.
Jądro atomowe
Jądro atomowe składa się z protonów i neutronów, które są związane przez siły jądrowe. Liczba protonów w jądrze określa jego liczbę atomową, a całkowita liczba nukleonów to liczba masowa. Izotopy to atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów.
Rozpad radioaktywny
Izotopy mają niestabilne jądra, które mogą ulegać rozpadowi radioaktywnemu, emitując różne cząstki i promieniowanie. Najczęstsze rodzaje rozpadu to rozpad alfa i beta oraz emisja gamma. Rozpad radioaktywny jest procesem losowym, a jego tempo określa czas połowicznego rozpadu.
Wiązania chemiczne
Elektrony walencyjne, znajdujące się na zewnętrznej powłoce atomu, decydują o jego właściwościach chemicznych. Atomy łączą się w związki chemiczne poprzez tworzenie wiązań kowalencyjnych lub jonowych, co pozwala im zyskiwać stabilność.
Techniki analizy i obrazowania
Nowoczesne metody, takie jak skaningowy mikroskop tunelowy i mikroskopia elektronowa, umożliwiają badanie atomów w skali nanometrycznej. Spektroskopia pozwala na analizowanie składów chemicznych oraz właściwości atomów i cząsteczek.
Pochodzenie atomów
Atomowe składniki Wszechświata pojawiły się w wyniku procesów nukleosyntezy, które miały miejsce zarówno w czasie Wielkiego Wybuchu, jak i w gwiazdach. Większość atomów, z których zbudowana jest Ziemia, powstała w procesach kosmicznych i nie zmieniła się od czasów powstania Układu Słonecznego.
