Atom

Izvor: Wikipedia
Atom helijuma
Osnovno stanje atoma helijuma.
Ilustracija atoma helijuma. Prikazan je nukleus (ljubičasto) i distribucija elektronskog oblaka (crno). Nukleus (gore desno) u helijumu-4 je u realnosti sferno simetričan i blisko je sličan elektronskom oblaku, mada kod komplikovanijih nukleusa to nije slučaj. Crna linja predstavlja jedan angstrom (10−10 m ili 100 pm).
Klasifikacija
Najmanja podela hemijskog elementa
Svojstva
Maseni opseg: 1.67×10−27 do 4.52×10−25 kg
Električno naelektrisanje: nula (neutralno), ili jonsko naelektrisanje
Opseg dijametra: 62 pm (He) to 520 pm (Cs)
Komponente: Elektroni i kompaktni nukleus protona i neutrona

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 raspadanje dovodi 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.

Struktura[uredi - уреди]

Atom je stabilni elektro neutralni sustav jezgre i elektronskog omotača.

Sastoji se od jezgre 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).

Jezgra je definirana:

Atomskim,protonskim ili rednim brojem Z = broj protona = broj elektrona Atomski, protonski ili redni broj označava se sa Z Z=N(p)=N(e)

Masenim ili nukleonskim brojem A = broj protona + broj neutrona. Maseni ili nukleonski broj A = N(p)+N(n) U jezgri atoma nalazi se proton i neutron,a u elektronskom omotaču elektron.N(p+),N(n0),N(e-)

Istorija[uredi - уреди]

Prve ideje o atomu su dali grčki filozofi Leukip i njegov učenik Demokrit u 4. i 5. vijeku pne. Oni su govorili da je svijet građen od beskonačnog broja nevidljivih i nedjeljivih čestica- atoma (atomos- nedjeljiv). Govorili su da su atomi vječni i da se razlikuju po obliku, težini, tvrdoći i veličini. Takođe, tvrdili su da se atomi kreću u praznom prostoru, pravolinijski- odozgo prema dole. Teži se brže kreću, sustižu lakše, grupišu i tako grade sve stvari. Demokrit je tvrdio da su prava svojstva atoma: oblik, veličina, težina, pokret i tvrdoća. Sekundarna svojstva su: boje, mirisi i okusi.

Otkriće elektrona 1897. (J. J. Thompson) pokazalo je da se u atomima nalaze još fundamentalnije čestice. 14 godina kasnije, Rutherford je otkrio da se većina mase atoma nalazi u sičušnoj jezgri (nucleus) čiji je radijus samo 1/100000 u odnosu na cijeli atom. U međuvremenu, Max Planck (1858. - 1947.) postavio je teoriju da se svijetlost sastoji od fotona koji su ekvivalent česticama valnog gibanja.

Modeli atoma[uredi - уреди]

  • 1. Prvi model atoma pripisuje se Demokritu. Pošto u to doba nije bilo nikakvih saznanja o strukturi atoma (nisu postojali elektronski mikroskopi), atomi su zamišljani kao jako malene nedjeljive kuglice.
  • 2. "Puding"-model - kad je otkriven elektron, formirana je teorija da su u središtu atoma elektroni, a svuda okolo je pozitivan naboj. Metafora je grožđica u pudingu (grožđice su malene, a zdjelica pudinga velika).
  • 3. Bohrov model je ustanovljen poslije Rutherfordovih eksperimenata kojima je utvrđeno da je u centru atoma malena pozitivno nabijena jezgra (nucleus), a elektroni kruže u orbitale oko jezgre poput planeta koji kruže oko Sunca. No, da bi model bio prihvaćen, trebalo je riješiti sljedeći problem: Jezgra je pozitivno nabijena, elektron negativno, zašto elektron uopće kruži oko jezgre, zašto se ne spoji s jezgrom?
Rješenje je prodložio 1913. godne Niels Bohr sa slijedeće 4 pretpostavke:
1. Elektroni postoje u orbitalama koje posjeduju diskretne (kvantizirane) energije. To znači da ne postoji kontinuirani mogući razmak između jezgre i orbitale, nego su mogući samo neki razmaci. Ti razmaci i njima odgovarajuće energije ovise o konkretnom atomu koga razmatramo.
2. Zakoni klasične mehanike ne vrijede pri prelasku elektrona iz jedne orbitale u drugu.
3. Kad elektron prijeđe iz jedne orbitale u drugu energetska razlika se oslobađa (ili dobiva) u vidu kvanta svjetlosti (kojeg nazivamo foton) čija frekvencija direktno ovisi o energetskoj razlici između dvije orbite.
 f = E/h
gdje je f frekvencija fotona, E energetska razlika, a h je konstanta poznata kao Planckova konstanta. Ako definiramo da je  \hbar = h/(2 \pi) možemo pisati
 E = \hbar \omega
gdje je ω kutna frekvencija fotona.
4. Dozvoljene orbitale ovise o kvantiziranim (diskretnim) vrijednostima kutnog momenta L prema jednadžbi:
 \mathbf{L} = n \cdot \hbar = n \cdot {h \over 2\pi}
Gdje je n = 1,2,3,… i zovemo ga kvantni broj kutnog momenta.
  • 4. Današnji model atoma nazivamo kvantno-mehanički model, jer je s vremenom utvrđeno da Bohrov model ne odgovara baš najbolje eksperimentima, da elektroni ne kruže baš po kružnicama, nego slike dostupne pomoću elektronskih mikroskopa prikazuju nam elektronske oblake.

Etimologija[uredi - уреди]

Riječ atom dolazi od starogrčke riječi atomos - nedjeljiv, što je u skladu s vjerovanjem (aktualnim do 19. stoljeća) da su atomi najmanji djeljivi elementi materije.

Reference[uredi - уреди]

  1. D. C. Ghosh & R. Biswas (2002). "Theoretical calculation of Absolute Radii of Atoms and Ions. Part 1. The Atomic Radii". Int. J. Mol. Sci. 3: 87–113. doi:10.3390/i3020087. 
  2. http://sw.daffodilvarsity.edu.bd/file/download/328569
  3. Leigh, G. J., ur. (1990). International Union of Pure and Applied Chemistry, Commission on the Nomenclature of Inorganic Chemistry, Nomenclature of Organic Chemistry – Recommendations 1990. Oxford: Blackwell Scientific Publications. str. 35. ISBN 0-08-022369-9. "An atom is the smallest unit quantity of an element that is capable of existence whether alone or in chemical combination with other atoms of the same or other elements." 
  4. Dr. Ljubiša Grlić, Mali kemijski leksikon, 2. izdanje, Naprijed, Zagreb, 1992., str. 25, ISBN 86-349-0292-7

Literatura[uredi - уреди]

Vanjske veze[uredi - уреди]

Commons-logo.svg U Wikimedijinoj ostavi nalazi se članak na temu: Atom
Commons-logo.svg U Wikimedijinoj ostavi ima još materijala vezanih za: Atom
Wiktionary-logo-en.png Potražite izraz atom u W(j)ečniku, slobodnom rječniku.