Atom

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Atom
Az atom szerkezete

Az elektronok az atommag körül felhőt alkotnak
Meghatározás
A kémiai elem legkisebb egysége
Tulajdonságok
Tömeg: atomtömeg
Elektromos töltés: 0 C
Átmérő: 10pm-100pm

A kémiában az atom a kémiai elemek azon legkisebb részecskéje, ami még őrzi az elem kémiai tulajdonságait. Parányi, gömb alakú, semleges részecske, mely atommagból és elektronburokból áll. Kémiai úton nem bontható fel alkotó elemeire. Ilyen értelemben az atomok a molekulák és az anyag alapvető összetevői.
A modern természettudományok kísérletileg igazolták azt, hogy az anyag ilyen részecskékből áll.
Démokritosz, az atomelmélet megalapítója, az atomokat még oszthatatlannak tartotta, de ma már tudjuk, hogy nevükkel ellentétben az atomok maguk is szubatomi részecskékből épülnek fel.

Az atom a filozófiában valaminek – például a térnek, az időnek, a folytonosságnak, vagy az anyagnak – a valamilyen szempontból való elemi, tovább már nem osztható egységeit jelenti (atomosz gör. „oszthatatlan”). A fizikában ezeket elemi részecskéknek nevezzük.

Atomelmélet[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az atomelmélet az anyag természetének elmélete. Alapvető állítása, hogy az anyag atomokból áll.

Szerkezete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az atom átmérője 100 pm (10−10 m) nagyságrendű; térfogatának nagy része üres. A középpontjában található egy nagyon kis méretű atommag: tipikus átmérője 10 fm (10−14 m). Ez a nagyságrendi különbség annyit jelent, hogy ha egy atomot 100 méter átmérőnyire nagyítanánk (mint egy nagyobb vár vagy egy harmincemeletes toronyház), akkor atommagja mindössze kavics méretű lenne (1 cm).

Mivel pozitív protonokból és semleges neutronokból (közös nevükön: nukleonokból) áll, az atommag töltése pozitív. A teljes atom azonban semleges, mivel a protonok pozitív töltését azonos számú elektron negatív töltése semlegesíti. A protonok és a neutronok relatív (viszonylagos) tömege 1 atomtömegegység, az elektronok tömege pedig elhanyagolhatóan kicsi, ezért az atommag hordozza az atom tömegének szinte teljes egészét. Az atom üresen maradó térfogatának nagy részét elektronok töltik ki, és együttesen alkotják az elektronburkot. Az elektronburok felosztható héjakra, alhéjakra, és orbitálokra vagy más néven elektronpályákra (atompályákra).
A protonok, neutronok és elektronok az atomot alkotó legfontosabb elemi részecskék.

Az atomokat általában Z rendszámuk – ami egyenlő a magban levő protonok számával – alapján osztályozzuk. Az azonos rendszámú atomfajták alkotják a kémiai elemeket. A már felfedezett atomfajtákat a periódusos rendszer sorolja fel. A legegyszerűbb atomfajta a hidrogén, amelynek rendszáma 1, a periódusos rendszer első eleme. A tudományban nagy érdeklődésnek örvendett, különösen a kvantumelmélet fejlődésének korai szakaszában.

Az azonos rendszámú, de különböző neutronszámú atomfajtákat izotópoknak hívjuk: eltérő neutronszámuk miatt a tömegük is különböző. Adott kémiai elem (atomfajta) különböző izotópjait a tömegszámmal jellemezzük, melyet megkapunk, ha a protonok számát összeadjuk a neutronok számával. A hidrogénnek (Z=1) például három, a szénnek (Z=6) pedig hét izotópja van. Ezeket a következőképpen jelöljük:1H, 2H, és 3H, illetve 10C, 11C,12C, 13C, 14C, 15C, 16C. Az izotópok kémiai tulajdonságai mindig azonosak, de fizikai tulajdonságaik kis mértékben eltérőek lehetnek. Élettartamuk is rendkívül eltérő lehet (radioaktív izotópok). A természetben rendszerint valamelyik izotóp van túlsúlyban: a hidrogén izotópjai közül például 6500 db 1-es tömegszámú atomra jut egy db 2-es tömegszámú izotóp.

Egy atomfajta (kémiai elem) relatív atomtömegét izotópjainak átlagtömegéből számítjuk ki, úgy, hogy figyelembe vesszük azok előfordulási arányát. Ebből kifolyólag az atomtömegek nem egész számok.

Az atomok kölcsönhatásai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az atomok kémiai viselkedését leginkább elektronjainak kölcsönhatásai határozzák meg, különösképpen a legkülső héjon levőké, amiket vegyértékelektronoknak hívunk. A belső héjakon levő ún. törzselektronok játszanak ugyan szerepet, de leginkább az atommag pozitív töltésének árnyékolásában.

Mint minden fizikai és kémiai rendszerben, az atomokban is erős a késztetés az energiaminimum elérésére. Ezt az atomok az ún. nemesgáz-konfiguráció kialakításával érik el: legkülső elektronhéjuk ilyenkor teljesen fel van töltve elektronokkal. Ilyen állapot elérésére kémiai reakciókban nyílik mód az atomok számára, vagyis megfordítva: a kémiai reakciók „motorja” az energiaminimumra, illetve a nemesgáz-konfiguráció elérésére való törekvés.

Elektronok megosztása esetén kovalens kötés formálódik a két atom között, ez az atomok közötti legerősebb kötés. Ha egy vagy több elektront teljesen elvonunk egy atomtól, vagy hozzáadunk egy atomhoz, akkor ion jön létre. Az ionok elektromos töltéssel rendelkeznek, mivel a bennük levő protonok és elektronok száma különbözik. Elektrontöbblet esetén negatív ion jön létre (anion), elektronhiány esetén pedig pozitív töltésű (kation). A kationok és anionok a Coulomb-erővel vonzzák egymást. Az így létrejövő kötést ionos kötésnek hívjuk, ami a kovalens kötésnél gyengébb.

Ahogy leírtuk, a kovalens kötés azt jelenti, hogy az atomok az elektronjaikat egyenlően megosztják, míg az ionos azt, hogy az elektronok teljesen az anionhoz rendelődnek. Kis számú extrém esettől eltekintve azonban egyik kép sem teljesen pontos. Az esetek többségében a kovalens kötés során az elektronok egyenlőtlenül osztódnak meg, több időt töltve az elektronegatívabb atom körül, így némi ionos jelleget adva a kovalens kötésnek. Hasonlóképpen ionos kötés esetén az elektronok idejük kis részét az elektropozitívabb atom körül töltik, kissé kovalens jellegűvé téve az ionos kötést.


Szuperatom[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Szuperatomokat, egyetlen atomként viselkedő különleges atomcsoportokat hoznak létre és vizsgálnak Hollandiában a delfti műszaki egyetemen. A kutatók reményei szerint a következő lépésben kristályokat hoznak létre ezekből az atomcsoportokból. Arra számítanak, hogy ezek a kristályok új, különleges mágneses, optikai és elektromos tulajdonságot mutatnak majd.

Atommodellek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Etimológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az atom szó a görög atomosz ('oszthatatlan') szóból származik.

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Atom témájú médiaállományokat.