Istorijski razvoj ideje o atomu
Reč atomos na grčkom znači „nedeljivi“. Ovaj pojam je uveo Demokrit u IV veku p.n.e. čistom logikom. Postavio je pitanje: ako jabuku stalno delimo na pola, dokle to možemo činiti? Postoje dva odgovora:
- do beskonačnosti, ili
- do dela koji se više ne može podeliti.
Demokrit je smatrao da je drugi odgovor smisleniji i taj deo nazvao atomos – nedeljivi. Ideja o atomu bila je zaboravljena sve do početka XIX veka, kada je John Dalton predložio svoj model atoma kao tvrde kugle.
Otkrivanje unutrašnje strukture
Krajem XIX veka:
- J.J. Thomson otkriva elektron,
- Rentgen otkriva X-zrake,
- Radeford alfa čestice.
To je pokazalo da atom nije prosta kugla, već ima unutrašnju strukturu. Početkom XX veka:
- Radeford otkriva jezgro,
- Nils Bor predlaže model atoma sa elektronima na stacionarnim orbitama oko jezgra.
Danas znamo da se elektroni ne kreću po fiksnim orbitama, već u elektronskom oblaku, a njihovu verovatnoću određuju zakoni kvantne mehanike.
Građa atoma
Atom se sastoji od:
- jezgra (protoni + neutroni = nukleoni),
- elektrona koji se nalaze oko jezgra.
Jaka nuklearna sila vezuje nukleone u jezgru. Ona je:
- uvek privlačna,
- mnogo jača od elektromagnetne i gravitacione sile,
- ima veoma kratak domet (deluje samo unutar jezgra).
Masa atoma je koncentrisana u jezgru. Dimenzije jezgra su izuzetno male u odnosu na ceo atom (kao glava čiode na centru fudbalskog stadiona u odnosu na stadion).
Masa elektrona je zanemarljiva u odnosu na masu nukleona: $ m_e \approx \frac{1}{1836} m_p $
Osnovne veličine
- Broj protona u jezgru = atomski broj ($Z$).
- Broj protona + broj neutrona = maseni broj ($A$): $ A = Z + N $ gde je $N$ broj neutrona.
Varijante istog elementa sa različitim brojem neutrona nazivaju se izotopi. Izotopi imaju iste hemijske osobine jer hemija zavisi od elektrona.
Elektroneutralnost
Svaki atom ima jednak broj protona i elektrona: $ N_p = N_e $ Pošto proton nosi naelektrisanje $+e$, a elektron $-e$, ukupno naelektrisanje atoma je: $ Q = N_p \cdot (+e) + N_e \cdot (-e) = 0 $
Zaključak
Atom je složena struktura sa jezgom i elektronskim omotačem. Njegove hemijske osobine potiču od elektrona, dok nuklearne osobine (npr. radioaktivnost) potiču od jezgra.