Сучасна людина постійно чує словосполучення, що містять похідні від слова «атом». Це енергія, електростанція, бомба. Хтось приймає це як належне, а дехто запитує: «Що таке атом?».

Що означає це слово?

Воно має давньогрецьке коріння. Походить від «атомос», яке в дослівному перекладі означає «нерозрізний».

Хтось, уже трохи знайомий з фізикою атома, обуриться: "Як "нерозрізний"? Він же складається з якихось частинок!" Вся справа в тому, що назва з'явилася, коли вчені ще не знали, що атоми – не найдрібніші частки.

Після досвідченого підтвердження цього факту було вирішено не змінювати звичного назви. І в 1860 році "атомом" стали називати найдрібнішу частинку, яка має всі властивості хімічного елемента, до якого належить.

Що більше атома та менше його?

Молекула завжди більша. Вона утворена з кількох атомів і є найменшою частинкою речовини.

А ось менше – елементарні частинки. Наприклад, електрони та протони, нейтрони та кварки. Їх дуже багато.

Вже багато чого про нього сказано. Але досі не дуже зрозуміло, що таке атом.

Що він собою являє?

Питання, як уявити модель атома, вже давно займає вчених. Сьогодні прийнято ту з них, яку запропонував Е. Резерфорд і доопрацював Н. Бор. По ній атом поділяється на дві частини: ядро ​​та електронну хмару.

Більшість маси атома зосереджена у його центрі. Ядро складається з нейтронів та протонів. А електрони в атомі розташовані на досить великій відстані від центру. Виходить щось схоже на Сонячну систему. У центрі, як Сонце, ядро, і навколо нього обертаються електрони своїми орбіталями, як планети. Саме тому модель часто називають планетарною.

Цікаво, що ядро ​​та електрони займають дуже малий простір порівняно із загальними розмірами атома. Виходить, що у центрі маленьке ядро. Потім порожнеча. Дуже велика порожнеча. І потім вузька смужка маленьких електронів.

До такої моделі атомів вчені дійшли не одразу. До цього було висунуто безліч припущень, які спростували досвіди.

Однією з таких ідей було уявлення атома як суцільного тіла, що має позитивний заряд. А електрони в атомі пропонувалося розмістити по всьому тілу. Таку ідею висував Дж. Томсон. Його модель атома ще називалася «Пудінг із ізюмом». Дуже вже модель нагадувала цю страву.

Але вона була неспроможна, тому що не могла пояснити деяких властивостей атома. Тож її відкинули.

Японський учений Х. Нагаока питанням, що таке атом, пропонував таку модель. На його думку, ця частка має віддалену подібність із планетою Сатурн. У центрі ядро, а електрони обертаються навколо нього по орбітах, пов'язаних у кільце. Незважаючи на те, що модель не була прийнята, деякі її положення були використані у планетарній схемі.

Про числа, пов'язані з атомом

Спочатку про фізичні величини. Загальний заряд атома завжди дорівнює нулю. Це з тим, що кількість електронів і протонів у ньому однаково. А їхній заряд однаковий за величиною і має протилежні знаки.

Часто виникають ситуації, коли атом втрачає електрони або навпаки притягує до себе зайві. У таких ситуаціях говорять, що він став іоном. І його заряд залежить від того, що сталося з електронами. Якщо їх кількість поменшала, заряд іона позитивний. Коли електронів більше за належне, іон стає негативним.

Тепер про хімію. Ця наука, як жодна інша, найбільше дає розуміння, що таке атом. Адже навіть основна таблиця, що у ній вивчається, полягає в тому, що атоми розташовані у ній у порядку. Йдеться таблиці Менделєєва.

У ньому кожному елементу приписується певний номер, пов'язані з числом протонів в ядрі. Зазвичай він позначається літерою z.

Наступне значення – це масове число. Воно дорівнює сумі протонів і нейтронів, що у ядрі атома. Прийнято його позначення літерою A.

Два зазначені числа пов'язані один з одним такою рівністю:

A = z + N.

Тут N це кількість нейтронів в атомному ядрі.

Ще однією важливою величиною є маса атома. Для її виміру введено особливу величину. Вона скорочується: а.е.м. І читається, як атомна одиниця маси. Виходячи з цієї одиниці, три частинки, з яких складаються всі атоми Всесвіту, мають маси:

Ці значення часто потрібні під час вирішення хімічних завдань.

АТОМ

(від грец. atomos - неподільний), найменша частка хім. елемента, носій його св-в. Кожному хім. елементу відповідає сукупність певних А. Зв'язуючись один з одним, А. одного або різних елементів утворюють складніші частинки, напр. молекули. Все різноманіття хім. в-в (твердих, рідких та газоподібних) обумовлено разл. поєднаннями А. між собою. А. можуть існувати і у своб. стані (у газі, плазмі). Св-ва А., у т. ч. найважливіша для хімії здатність А. утворювати хім. соед., визначаються особливостями його будови.

Загальна характеристика будови атома. А. складається з позитивно зарядженого ядра, оточеного хмарою негативно заряджених електронів. Розміри А. в цілому визначаються розмірами його електронної хмари і великі в порівнянні з розмірами ядра А (лінійні розміри А. ~ 10 ~ 8 см, його ядра ~ 10 "-10" 13 см). Електронна хмара А. не має строго певних меж, тому розміри А. у значить. ступеня умовні та залежить від способів їх визначення (див. Атомні радіуси).Ядро А. складається з Z протонів та Nнейтронів, які утримуються ядерними силами (див. Ядро атомне).Покладе. заряд протона і заперечують. заряд електрона однакові за абс. величині та рівні е = 1,60 * 10 -19 Кл; не має електротрич. зарядом. Заряд ядра + Ze - осн. характеристика А., що зумовлює його належність до певного хім. елемент. Порядковий номер елемента в періодич. Система Менделєєва (атомний номер) дорівнює числу протонів в ядрі.

У електрично нейтральному А. число електронів у хмарі дорівнює числу протонів в ядрі. Однак за певних умов він може втрачати або приєднувати електрони, перетворюючись соотв. у поклад. або заперечують. напр. Li + , Li 2+ або О - , О 2-. Говорячи про А. певного елемента, мають на увазі як нейтральні А., і цього елемента.

Маса А. визначається масою його ядра; маса електрона (9,109*10 -28 г) приблизно 1840 разів менше маси протона чи нейтрону ( 1,67*10 -24 р), тому внесок електронів у масу А. незначний. Загальна кількість протонів та нейтронів А = Z + Nзв. масовим числом. Масове число та заряд ядра вказуються соотв. верхнім та нижнім індексами ліворуч від символу елемента, напр. 23 11 Na. Вид атомів одного елемента з певним значенням N зв. нуклідом. А. одного й того ж елемента з однаковими Z та різними Nназ. ізотопами цього елемента. Різниця мас ізотопів мало позначається з їхньої хімічний. та фіз. св-вах. Найбільше, відмінності ( ізотопні ефекти) спостерігаються в ізотопів водню внаслідок великої віднос. різниці в масах звичайного атома (проти), дейтерію D і тритію Т . Точні значення мас А. визначають методами мас-спектрометрії.

Квантові стани атома. Завдяки малим розмірам і великій масі ядро ​​А. можна наближено вважати точковим і таким, що лежить в центрі мас А. і розглядати А. як систему електронів, що рухаються навколо нерухомого центру - ядра. Повна енергія такої системи дорівнює сумі кінетич. енергій Твих електронів і потенційної енергії U, яка складається з енергії тяжіння електронів ядром і енергії взаємного відштовхування електронів один від одного. А. підпорядковується законам квантової механіки; його осн. характеристика як квантової системи – повна енергія Е -може приймати лише одне із значень дискретного ряду Е 1< Е 2 < Е 3 <> ...; проміж. значеннями енергії А. мати не може. Кожному з "дозволених" значень відповідає одне або дек. стаціонарних (з енергією, що не змінюється в часі) станів А. Енергія Може змінюватися тільки стрибкоподібно - шляхом квантового переходу А. з одного стаціонарного стану в інший. Методами квантової механіки можна точно розрахувати для одноелектронних А. - водню і водневих: Е = ЧhcRZ 2 / n 2,>де h -постійна Планка, с-швидкість світла, ціле число п = 1, 2, 3, ... визначає дискретні значення енергії та зв. основним квантовим числом; R-постійна Рідберга ( hcR = 13,6 еВ). При використанні ф-ла для вираження дискретних рівнів енергії одноелектронних А. записується у вигляді:

де т е ->маса електрона, -електрич. Постійна, можливі "дозволені" значення енергії електронів в А. зображують у вигляді схеми рівнів енергії - горизонтальних прямих, відстані між к-рими відповідають різницям цих значень енергій (рис. 1). наиб. низький рівень E 1 відповідає мінімально можливої ​​енергії, зв. основним, решта - збудженими. Аналогічно зв. стану (основний і збудженіХ к-рим відповідають зазначені рівні енергії. Зі зростанням пурівні зближуються і при енергія електрона наближається до значення, що відповідає вільним. де r-радіус-вектор електрона щодо ядра. dV,тобто -щільність ймовірності ( електронна густина).Хвильова ф-ція визначається рівнянням Шредінгера =, де R-оператор повної енергії (гамільтоніан).

Поруч із енергією рух електрона навколо ядра (орбітальний рух) характеризується орбітальним моментом імпульсу (орбітальним мех. моментом) М 1 ; квадрат його величини може набувати значень, що визначаються орбітальним квантовим числом l = 0, 1, 2, ...; де . При заданому і квантове число l може приймати значення від 0 до (Ч 1). Проекція орбітального моменту на нек-ру вісь z також набуває дискретного ряду значень М lz =, де m l -магнітне квантове число, що має дискретні значення від Ч l до +l(-l,... - 1, О, 1, .. . 2l+ 1 значень. Ось z для А. без зовніш. сил вибирається довільно, а магн. поле збігається із напрямком вектора напруженості поля. Електрон має також власний момент імпульсу -Спиномта пов'язаним з ним спиновим магн. моментом. Квадрат спинового хутра. моменту М S 2 =S(S>+ + 1) визначається спіновим квантовим числом S = 1/2, а проекція цього моменту на вісь z sz = =-квантовим числом s ,>приймаючим напівцілі значення s = 1/2 >і s=

Мал. 1. Схема рівнів енергії атома водню (горизонтальні лінії) та оптич. переходів (вертикальні лінії). Внизу зображено частину атомного спектра випромінювання водню - дві серії спектральних ліній; пунктиром показано відповідність ліній та переходів електрона.

Стаціонарний стан одноелектронного А. однозначно характеризується чотирма квантовими числами: п, l, ml і ms. Енергія А. водню залежить тільки від п,і рівню із заданим псоввідповідає ряд станів, що відрізняються значеннями l, m l , s. >Стан із заданими пи l прийнято позначати як 1s, 2s, 2p, 3sі т. д., де цифри вказують значення л, а літери s, p, d, f ідалі за латинським алфавітом відповідають значенням д = 0, 1, 2, 3, ... Число разл. станів із заданими під дорівнює 2(2l+ 1) числу комбінацій значень m l і m s . Загальна кількість разл. станів із заданим правно , Т. е. рівням зі значеннями п = 1, 2, 3, ... відповідають 2, 8, 18, ..., 2n 2 разл. квантових станів. Рівень, до-ром відповідає лише одне (одна хвильова ф-ція), зв. невиродженим. Якщо рівню відповідає два або більше квантових станів, він зв. виродженим (див. Виродження енергетичних рівнів).В А. водню рівні енергії вироджені за значеннями l і m l; виродження по m s має місце лише приблизно, якщо не враховувати взаємодію. спінового магн. моменту електрона із магн. полем, обумовленим орбітальним рухом електрона в електрич. поле ядра (див. Спін-орбітальна взаємодія).Це - релятивістський ефект, малий у порівнянні з кулонівським взаємод., проте він принципово суттєвий, тому що призводить до доповнення. розщепленню рівнів енергії, що проявляється в атомних спектрах як т. зв. тонка структура.

При заданих n, l і m l квадрат модуля хвильової ф-ції визначає для електронної хмари А. середній розподіл електронної щільності. разл. квантові стани А. водню суттєво відрізняються один від одного розподілом електронної густини (рис. 2). Так, при l = 0 (s-стану) електронна щільність відмінна від нуля в центрі А. і не залежить від напрямку (тобто сферично симетрична), для інших станів вона дорівнює нулю в центрі А. і залежить від напрямку.

Мал. 2. Форма електронних хмар для різноманітних станів атома водню.

У багатоелектронних А. внаслідок взаємного електростатич. відштовхування електронів істотно зменшується їхній зв'язок з ядром. Напр., Енергія відриву електрона від іона Не + дорівнює 54,4 еВ, в нейтральному атомі Не вона значно менше - 24,6 еВ. Для важчих А. зв'язок зовніш. електронів із ядром ще слабше. Важливу роль багатоелектронних А. грає специфічний. обмінна взаємодія,пов'язане з нерозрізненістю електронів, і той факт, що електрони підкоряються Паулі принципом,згідно до якого в кожному квантовому стані, що характеризується чотирма квантовими числами, не може знаходитися більше одного електрона. Для багатоелектронного А. має сенс говорити лише про квантові стани всього А. в цілому. Однак приблизно, у т. зв. одноелектронному наближенні можна розглядати квантові стани окремих електронів і характеризувати кожен одноелектронний стан (певну орбітал,описується відповідною ф-цією) сукупністю чотирьох квантових чисел n, l, ml і s.>Сукупність 2(2l+ 1) електронів у стані з даними пи l утворює електронну оболонку (наз. також під рівнем, підболочкою); якщо ці стани зайняті електронами, оболонка зв. заповненою (замкнутою). Сукупність станів з тим самим n, але різними l утворює електронний шар (наз. також рівнем, оболонкою). Для п= 1, 2, 3, 4, ... шари позначають символами До, L, M, N,... Число електронів в оболонках та шарах при повному заповненні наведено в таблиці:

Міцність зв'язку електрона в А., тобто енергія, яку необхідно повідомити електрону, щоб видалити його з А., зменшується зі збільшенням п, а при даному п - сзбільшенням l. Порядок заповнення електронами оболонок та шарів у складному А. визначає його електронну конфігурацію, тобто розподіл електронів по оболонках в основному (незбудженому) стані цього А. та його іонів. При такому заповненні послідовно зв'язуються електрони зі зростаючими значеннями та /. Напр., для А. азоту (Z = 7) та його іонів N + , N 2+ , N 3+ , N 4+ , ​​N 5+ і N 6+ електронні конфігурації мають вигляд соотв.: Is 2 2s 2 2p 3 ; Is 2 2s 2 2p 2; Is 2 2s 2 2p; Is 2 2s 2; Is 2 2s; Is 2; Is (кількість електронів у кожній оболонці вказується індексом праворуч зверху). Такі ж електронні конфігурації, як і в іонів азоту, мають нейтральні А. елементів з тим самим числом електронів: З, В, Be, Li, He, Н (Z = 6, 5, 4, 3, 2, 1). Починаючи з n = 4, порядок заповнення оболонок змінюється: електрони з великим п,але меншим l виявляються пов'язаними міцніше, ніж електрони з меншим пі більшим l (правило Клечковського), напр. 4s-електрони пов'язані міцніше 3d-електронів, і спочатку заповнюється оболонка 4s, а потім 3d.При заповненні оболонок 3d, 4d, 5dвиходять групи відповідних перехідних елементів; при заповненні 4f-і 5f-оболонок - соотв. лантаноїди та . Порядок заповнення зазвичай відповідає зростанню суми квантових чисел (п+l ); при рівності цих сум для двох або більше оболонок спочатку заповнюються оболонки з меншим та. Має місце слід. послідовність заповнення електронних оболонок:

До кожного періоду вказані електронна конфігурація благородного газу, макс. число електронів, а в останньому рядку наведено значення п+l. Є, проте, відступу від цього порядку заповнення (докладніше про заповнення оболонок див. періодична система хімічних елементів).

Між стаціонарними станами в А. можливі квантові переходи.При переході з вищого рівня енергії Е i на нижчий E k А. віддає енергію (E i Ч E k), при зворотному переході отримує її. При випромінювальних переходах А. випромінює чи поглинає квант електромагн. випромінювання (фотон). Можливі і коли А. віддає або отримує енергію при взаємод. з ін. частинками, з якими він стикається (напр., в газах) або довго пов'язаний (у молекулах, рідинах і твердих тілах). В атомарних газах внаслідок зіткнення вільн. А. з іншою частинкою він може перейти на інш. рівень енергії - випробувати непружне зіткнення; при пружному зіткненні змінюється лише кінетич. енергія постулат. руху А., яке повна внутр. Енергія залишається незмінною. Непружне зіткнення вільн. А. з електроном, що швидко рухається, що віддає цьому А. свою кінетич. енергію, - збудження А. електронним ударом - одне із методів визначення рівнів енергії А.

Будова атома та властивості речовин.Хім. св-ва визначаються будовою зовніш. електронних оболонок А., в яких брало електрони пов'язані порівняно слабо (енергії зв'язку від дек. еВ до дек. десятків еВ). Будова зовніш. оболонок А. хім. елементів однієї групи (або підгрупи) періодич. системи аналогічно, як і зумовлює подібність хімічної. св-в цих елементів. При збільшенні числа електронів в оболонці, що заповнюється, їх енергія зв'язку, як правило, збільшується; наиб. енергією зв'язку мають електрони в замкнутій оболонці. Тому А. з одним або дек. електронами в частково заповненій зовніш. оболонці віддають їх у хім. р-ціях. А., яким бракує одного або дек. електронів для утворення замкнутої зовніш. оболонки зазвичай приймають їх. А. благородних газів, що володіють замкнутими зовніш. оболонками, за нормальних умов вступають у хім. р-ції.

Будова внутр. оболонок А., електрони яких брало пов'язані набагато міцніше (енергія зв'язку 10 2 -10 4 еВ), проявляється лише при взаємод. А. зі швидкими частинками та фотонами високих енергій. Такі взаємодії. визначають характер рентгенівських спектрів та розсіювання частинок (електронів, нейтронів) на А. (див. дифракційні методи).Маса А. визначає такі його фіз. св-ва, як імпульс, кінетич. Енергія. Від механічних та пов'язаних з ними магн. та електрич. моментів ядра А. залежать деякі тонкі фіз. ефекти (ЯМР, ЯКР, надтонка структура спектральних ліній, см Спектроскопія).

Слабші в порівнянні з хім. зв'язком електростатич. взаємод. двох А. проявляються в їхній взаємній поляризованості - зміщенні електронів щодо ядер і виникненні поляризацій. сил тяжіння між А. (див. Міжмолекулярні взаємодії).А. поляризується і у зовніш. електрич. полях; в результаті рівні енергії зміщуються і, що особливо важливо, вироджені рівні розщеплюються (див. Штарка ефект).А. може поляризуватися також під дією електрич. поля хвилі електромагн. випромінювання; залежить від частоти випромінювання, що обумовлює залежність від неї показника заломлення в-ва, пов'язаного з поляризацією А. Тісний зв'язок оптич. св-в А. з його електрич. св-вами особливо яскраво проявляється в оптич. спектрах.

Зовніш. електрони А. визначають магн. св-ва в-ва. В А. із заповненими зовніш. оболонками його магн. момент, як і момент імпульсу (мех. момент), дорівнює нулю. А. з частково заповненими зовніш. оболонками мають, як правило, постійні магн. моментами, відмінними від нуля; такі в-ва парамагнітні (див. Парамагнетики).У зовніш. магн. поле всі рівні енергії А., для яких брало магн. момент не дорівнює нулю, розщеплюються (див. Земана ефект).Всі А. мають діамагнетизм, який обумовлений виникненням у них індукованого магн. моменту під дією зовніш. магн. поля (див. Діелектрики).

Св-ва А., що у зв'язаному стані (напр., що входить до складу молекул), відрізняються від св-в своб. А. наиб. зміни зазнають св-ва, зумовлені внеш. електронами, що беруть участь у хім. зв'язку; св-ва, зумовлені електронами внутр. оболонок можуть при цьому практично не змінюватися. Деякі св-ва А. можуть зазнавати змін, що залежать від симетрії оточення даного атома. Прикладом може бути розщеплення рівнів енергії А. в кристалах і комплексних соед., яке відбувається під дією електрич. полів, створюваних оточуючими іонами чи лігандами.

Літ.:Карапетьянц М. X., Дракін С. І., Будова, 3 видавництва, М., 1978; Шло лье кий Е. Ст, Атомна фізика, 7 видавництво, т. 1-2, М., 1984. М. А. Єльяшевич.

Хімічна енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія. За ред. І. Л. Кнунянца. 1988 .

Дивитись що таке "АТОМ" в інших словниках:

атом- Атом, а … Російський орфографічний словник

- (грец. atomos, від а отриц. част., і tome, tomos відділ, відрізок). Нескінченно мала неподільна частка, сукупність яких становить будь-яке фізичне тіло. Словник іншомовних слів, що увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., 1910. Атом грецьк … Словник іноземних слів російської мови

атом- а м. atome m. 1. Найдрібніша неподільна частка речовини. Атоми неможливо знайти вічні. Кантемир Про природу. Ампер вважає, що кожна неподільна частка матерії (атом) містить невід'ємну від неї кількість електрики. ОЗ 1848 56 8 240. Хай буде… Історичний словник галицизмів російської

АТОМ, найдрібніша частка речовини, яка може вступати в хімічні реакції. Кожна речовина має характерний лише для нього набір атомів. Свого часу вважалося, що атом неподільний, проте, він складається з позитивно зарядженого ЯДРА, … Науково-технічний енциклопедичний словник

- (від грец. atomos - неподільне) найдрібніші складові частинки матерії, з яких складається все суще, у т. ч. і душа, утворена з найтонших атомів (Левкіпп, Демокріт, Епікур). Атоми вічні, вони не виникають і не зникають, перебуваючи в постійному… Філософська енциклопедія

атом- Атом ♦ Atome Етимологічно атом – неподільна частка, або частка, підвладна лише умоглядному поділу; неподільний елемент (atomos) матерії. У цьому сенсі розуміють атом Демокріт та Епікур. Сучасним вченим добре відомо, що це… Філософський словник Спонвіля

- (Від грец. atomos неподільний) найдрібніша частка хімічного елемента, що зберігає його властивості. У центрі атома знаходиться позитивно заряджене ядро, в якому зосереджена майже вся маса атома; навколо рухаються електрони, що утворюють електронні … Великий Енциклопедичний словник

Атом складається затомного ядра та електронів. Якщо число протонів у ядрі збігається з числом електронів, то атом загалом виявляється електрично нейтральним. В іншому випадку він має деякий позитивний або негативний заряд і називається іоном. У деяких випадках під атомами розуміють тільки електронейтральні системи, в яких заряд ядра дорівнює сумарному заряду електронів, тим самим протиставляючи їх електрично зарядженим іонам.

Ядро, що несе майже всю (понад 99,9 %) масу атома, складається з позитивно заряджених протонів і незаряджених нейтронів, пов'язаних між собою за допомогою сильної взаємодії. Атоми класифікуються за кількістю протонів та нейтронів у ядрі: число протонів Z відповідає порядковому номеру атома в періодичній системі та визначає його приналежність до деякого хімічного елемента, а число нейтронів N – певного ізотопу цього елемента. Число Z також визначає сумарний позитивний електричний заряд (Ze) атомного ядра та число електронів у нейтральному атомі, що задає його розмір.

Атоми різного виду у різних кількостях, пов'язані міжатомними зв'язками, утворюють молекули.

Властивості атома

За визначенням, будь-які два атоми з одним і тим же числом протонів у їх ядрах відносяться до одного хімічного елемента. Атоми з тим самим кількістю протонів, але різною кількістю нейтронів називають ізотопами даного елемента. Наприклад, атоми водню завжди містять один протон, але існують ізотопи без нейтронів (водень-1, іноді також званий протиєм - найбільш поширена форма), з одним нейтроном (дейтерій) та двома нейтронами (тритій). Відомі елементи становлять безперервний натуральний ряд за кількістю протонів в ядрі, починаючи з атома водню з одним протоном і закінчуючи атомом унуноктія, в ядрі якого 118 протонів. Усі ізотопи елементів періодичної системи, починаючи з номера 83 (вісмути), радіоактивні.

Маса

Оскільки найбільший внесок у масу атома роблять протони і нейтрони, сумарне число цих частинок називають масовим числом. Масу спокою атома часто виражають в атомних одиницях маси (а. е. м), яка також називається дальтоном (Так). Ця одиниця визначається як 1⁄12 частина маси спокою нейтрального атома вуглецю-12, яка приблизно дорівнює 1,66 · 10-24 р. Водень-1 - найлегший ізотоп водню та атом з найменшою масою, має атомну вагу близько 1,007825 а. е. м. Маса атома приблизно дорівнює добутку масового числа на атомну одиницю маси Найважчий стабільний ізотоп - свинець-208 з масою 207,9766521 а. е. м.

Оскільки маси навіть найважчих атомів у звичайних одиницях (наприклад, у грамах) дуже малі, то хімії для вимірювання цих мас використовують молі. В одному молі будь-якої речовини за визначенням міститься те саме число атомів (приблизно 6,022·1023). Це число (число Авогадро) вибрано таким чином, якщо маса елемента дорівнює 1 а. е. м., то моль атомів цього елемента матиме масу 1 г. Наприклад, вуглець має масу 12 а. е. м., тому 1 моль вуглецю важить 12 г.

Розмір

Атоми не мають чітко вираженої зовнішньої межі, тому їх розміри визначаються по відстані між ядрами сусідніх атомів, які утворили хімічний зв'язок (Ковалентний радіус) або по відстані до найдальшої зі стабільних орбіт електронів в електронній оболонці цього атома (Радіус атома). Радіус залежить від положення атома в періодичній системі, виду хімічного зв'язку, числа найближчих атомів (координаційного числа) та квантово-механічної властивості, відомої як спин. У періодичній системі елементів розмір атома збільшується при русі зверху вниз по стовпцю і зменшується при русі рядком зліва направо. Відповідно, найменший атом – це атом гелію, що має радіус 32 пм, а найбільший – атом цезію (225 пм). Ці розміри в тисячі разів менші за довжину хвилі видимого світла (400-700 нм), тому атоми не можна побачити в оптичний мікроскоп. Однак окремі атоми можна спостерігати за допомогою скануючого тунельного мікроскопа.

Трохи атомів демонструють такі приклади. Людське волосся за товщиною в мільйон разів більше атома вуглецю. Одна крапля води містить 2 секстильйони (2 1021) атомів кисню, і вдвічі більше атомів водню. Один карат алмазу з масою 0,2 г складається із 10 секстильйонів атомів вуглецю. Якби яблуко можна було збільшити до Землі, то атоми досягли б вихідних розмірів яблука.

Вчені з Харківського фізико-технічного інституту презентували перші в історії науки знімки атома. Для отримання знімків вчені використовували електронний мікроскоп, що фіксує випромінювання та поля (field-emission electron microscope, FEEM). Фізики послідовно розмістили десятки атомів вуглецю у вакуумній камері і пропустили через них електричний розряд 425 вольт. Випромінювання останнього атома в ланцюжку на фосфорний екран дозволило отримати зображення хмари електронів навколо ядра.

Атом, як відокремлена одиниця, побудований з ядра, зарядженого позитивним та з електронів, що несуть негативний заряд. Ось із чого складається атом.

У його центрі розташовується ядро, яке утворюють ще дрібніші частинки - протони та нейтрони. Щодо радіусу всього атома радіус ядра приблизно в сто тисяч разів менший. Щільність ядра надзвичайно висока.

Стабільна ядра з позитивним зарядом – це протон. Нейтрон - це елементарна частка, що не має електричного заряду, з масою, приблизно рівною масі протона. Маса ядра складається, відповідно, із загальної маси протонів та нейтронів, сукупність яких у складі ядра скорочено називають нуклоном. Ці нуклони в ядрі пов'язані унікальними Число протонів в атомі дорівнює визначеному в атомній оболонці і, як наслідок, становить основу для хімічних властивостей атома.

Електрон як найдрібніша частка речовини несе в собі елементарний негативний електричний, що постійно обертаються навколо ядра по певних орбітах подібно до обертання планет навколо Сонця. Таким чином, на питання про те, з чого складається атом, можна дати наступну відповідь: елементарні частинки з позитивними, негативними і нейтральними зарядами.

Існує така закономірність: розмір атома залежить від його електронної оболонки, чи висоти орбіти. У межах відповіді питання про те, із чого складається атом, можна уточнити, що електрони здатні як додаватися, і видалятися з атома. Ця обставина перетворює атом на позитивний іон або, відповідно, на негативний. Сам процес трансформації елементарної хімічної частки називають іонізацією.

Сконцентровано великий запас енергії, яка здатна вивільнятися під час ядерних реакцій. Такі реакції зазвичай виникають при зіткненні атомних ядер з іншими елементарними частинками або з ядрами інших хімічних елементів. В результаті здатні утворюватися нові ядра. Наприклад, реакція здатна здійснити перехід нейтрону в протон, причому з ядра атома видаляється бета-частка, інакше - електрон.

Якісний перехід у центрі атома протона в нейтрон здатний здійснюватися двома варіантами. У першому випадку з ядра виходить частка з масою, що дорівнює масі електрона, проте з позитивним зарядом, що називається позитроном (так званий позитронний розпад). Другий варіант передбачає захоплення ядром атома одного з найближчих до нього електронів з К-орбіти (К-захоплення). Так хімічні елементи перетворюються з одного на інше завдяки тому, з чого складається атом.

Бувають такі стани ядра, що воно утворилося, коли воно володіє надлишком енергії, інакше кажучи, воно знаходиться в збудженому стані. У разі переходу до природного стану ядро ​​виділяє надмірну енергію у вигляді порції електромагнітного випромінювання з дуже малою довжиною хвилі - так утворюється гамма-випромінювання. Та енергія, що виділяється при ядерних реакціях, знаходить практичне застосування в ряді галузей науки і промисловості.