Av Kevin Beck
Uppdaterad 30 augusti 2022
Creatas/Creatas/Getty Images
Atomen, som kommer från det grekiska ordet som betyder "det som inte kan delas", är den grundläggande enheten i all materia. Den består av subatomära partiklar - protoner, neutroner och elektroner. Protonerna och neutronerna finns i kärnan och står för nästan hela atomens massa, medan elektroner upptar orbitaler i periferin.
Protoner är de definierande partiklarna i ett grundämne. Antalet protoner (atomnummer Z) identifierar varje grundämne unikt. Väte har en proton (Z=1), det lättaste grundämnet, medan uran har 92 protoner (Z=92), det tyngsta naturligt förekommande grundämnet. Varje proton har en massa på 1,00728 atommassaenheter (amu) och bär en laddning på +1. En kärna som bara innehåller en enda proton – som väte – kvalificeras fortfarande som en atom.
Neutroner, nästan lika stora som protoner, har en massa på 1,00867 amu och bär ingen elektrisk laddning. Antalet neutroner i en kärna varierar och överskrider vanligtvis protonantalet, särskilt för tyngre grundämnen. Till exempel har en väteatom en proton och inga neutroner; helium har två protoner och två neutroner; tenn har 50 protoner och 69 neutroner; uran har 92 protoner och 146 neutroner. Summan av protoner och neutroner ger masstalet M. Följaktligen är neutronantalet lika med M−Z. Ändring av neutrontalet ger isotoper – atomer av samma grundämne med olika massatal, betecknade som t.ex. ¹⁴C för kol med åtta neutroner.
Elektroner är små, negativt laddade partiklar med en massa på 0,000549 amu. De kretsar kring kärnan i diskreta energinivåer – s, p, d och f orbitaler – snarare än att följa enkla planetbanor. I en neutral atom är elektronantalet lika med protonantalet (Z), vilket säkerställer total laddningsneutralitet. När siffrorna skiljer sig blir atomen en jon som bär en positiv eller negativ nettoladdning.
Atomer är oerhört små och odelbara med vanliga medel, analogt med pusselbitarna som utgör ett pussel. Deras struktur - protoner (positiva), neutroner (neutrala) och elektroner (negativa) - bestämmer elementets egenskaper. Eftersom elektroner är praktiskt taget masslösa jämfört med protoner och neutroner, är atommassan faktiskt summan av protoner och neutroner.
