Građa atoma — koliko je atom „prazan“?

🎬 Video

📖 Pojmovi

Zašto ruka ne prođe kroz sto

Pritisni dlan o sto: i dlan i sto su od atoma, a atomi su skoro sasvim prazni. Ipak, ruka ne propada kroz drvo. U svakom atomu, oko sićušnog središta, kreću se elektroni, i kad se atomi ruke i atomi stola približe, njihovi elektroni se snažno odbijaju električnim silama. Taj „oblak“ elektrona ne propušta drugi takav oblak — zato su tela čvrsta, iako su atomi prazni.

Grašak na livadi

Zamisli da središte atoma — jezgro — uvećamo do veličine zrna graška. Elektroni bi se tada kretali po prostoru širokom oko pola kilometra, a sve između bilo bi prazno. Pravi atom je oko $10^{-10}$ m, a njegovo jezgro sto hiljada puta manje, oko $10^{-15}$ m.

Gde je masa

Jezgro je sastavljeno od protona i neutrona — zajedničkim imenom nukleona. Masa protona i masa neutrona su skoro jednake, a svaka je oko 1800 puta veća od mase elektrona. Zato je skoro sva masa atoma u sićušnom jezgru, a omotač od elektrona, koji određuje veličinu atoma, ima zanemarljivu masu.

Lepak jezgra

Protoni su naelektrisani pozitivno, pa se u tesnom jezgru jako odbijaju. Jezgro ipak ne odleti u delove: sve nukleone, bez obzira na naelektrisanje, međusobno privlače jake nuklearne sile, najjače sile u prirodi. Za razliku od gravitacione i električne sile, koje deluju i na velikim rastojanjima, nuklearne sile deluju samo unutar jezgra, na oko $10^{-15}$ m. Postoje i slabe nuklearne sile, važne za neke promene jezgra. Omotačem atoma bavi se atomska fizika, a jezgrom nuklearna fizika — o promenama jezgra učićemo u sledećim časovima.

Omotač i svetlost

Elektroni su naelektrisani negativno, a neutroni nemaju naelektrisanje; proton i elektron imaju naelektrisanje iste veličine, $e$. Elektron u omotaču može da ima samo određene energije. Kad atom dobije energiju — u plamenu, u užarenoj niti ili u svetlećoj cevi — elektron pređe u stanje veće energije, a kad se vrati, atom odaje zračenje. Deo tog zračenja je svetlost, a deo — na primer toplotno, ultraljubičasto i rendgensko — oko ne vidi.

Neutralan atom i jon

Kad atom ima isto toliko elektrona koliko i protona, njegovo ukupno naelektrisanje je nula. Kad izgubi ili primi elektron, postaje pozitivan ili negativan jon, kao kad trljamo balon o kosu. Neutroni na naelektrisanje ne utiču, a njihov broj u jezgru ne mora da bude jednak broju protona.

Broj koji određuje element

Koji je atom element, zavisi samo od broja protona u jezgru — to je redni (atomski) broj $Z$. Svaki atom sa 8 protona je kiseonik, sa 26 gvožđe, sa 79 zlato. Supstancija od atoma istog rednog broja je hemijski element, i nikakvom hemijskom reakcijom ne može se rastaviti na nešto jednostavnije. U periodnom sistemu, koji ćeš detaljno upoznati u hemiji, svaki od 118 danas poznatih elemenata ima svoje mesto, a mesto određuje baš $Z$.

Maseni broj i zapis jezgra

Ukupan broj protona i neutrona u jezgru zove se maseni broj $A$, a broj neutrona obeležavamo sa $N$: $A = Z + N$. Jezgro se piše simbolom elementa, sa masenim brojem gore levo i rednim dole levo: kiseonik sa 8 protona i 8 neutrona je $^{16}_{8}\mathrm{O}$. Pošto elektroni skoro ništa ne doprinose masi, atom sa većim masenim brojem ima i veću masu.

Izotopi

Atomi istog elementa uvek imaju isti broj protona, ali mogu imati različit broj neutrona — to su izotopi tog elementa. Obični vodonik $^{1}_{1}\mathrm{H}$ ima samo proton, deuterijum (teški vodonik) $^{2}_{1}\mathrm{H}$ ima uz proton i jedan neutron, a tricijum $^{3}_{1}\mathrm{H}$ dva. Uran iz rudnika je uglavnom $^{238}_{92}\mathrm{U}$, uz malo $^{235}_{92}\mathrm{U}$. Ugljenik je skoro sav $^{12}_{6}\mathrm{C}$, a $^{14}_{6}\mathrm{C}$ ga ima samo u neznatnim tragovima. Neki izotopi se nalaze u prirodi, a druge ljudi prave u laboratorijama i reaktorima.

Deset miliona na milimetru

Kad bismo atome slagali u niz jedan do drugog, na jednom milimetru stalo bi ih oko deset miliona. U jednoj kapi vode ima više molekula nego što ima zrna peska na svim plažama sveta.

🧮 Formule

❓ Pitanja

✏️ Rešeni zadaci

📝 Test

Pročitaj zadatak i izaberi tačan odgovor. Računa se šta pogodiš iz prvog pokušaja.