• Τι είναι ένα άτομο;
• Πώς αποτελείται ένα άτομο;
• Πώς συνδυάζονται τα άτομα;
• Μέρη ενός ατόμου
• Ιστορία του ατόμου
• Μόριο

Εξηγούμε τι είναι ένα άτομο και πώς αποτελείται κάθε ένα από τα μέρη του. Επίσης, η ιστορία του, μελέτες σχετικά με αυτό και τι είναι ένα μόριο.

Τα άτομα αποτελούνται από υποατομικά σωματίδια.

Τι είναι ένα άτομο;

Η μικρότερη μονάδα που αποτελεί το ύλη.

Η λέξη άτομο προέρχεται από την αρχαία ελληνική (άτομο, «Χωρίς διαίρεση») και επινοήθηκε από τους πρώτους φιλοσόφους για να διατυπώσουν τη θεωρία για τη σύνθεση των πραγμάτων, δηλαδή τα στοιχειώδη σωματίδια του σύμπαν. Έκτοτε, με την εμφάνιση του ατομικά μοντέλα, ο τρόπος φαντασίας τους έχει ποικίλει πάρα πολύ, καθώς ένα ατομικό μοντέλο διαδέχτηκε το προηγούμενο ανά τους αιώνες, μέχρι που φτάσαμε σε αυτό που χρησιμοποιούμε σήμερα.

Τα άτομα έχουν τις ιδιότητες του χημικό στοιχείο που συνθέτουν και με τη σειρά τους τα στοιχεία οργανώνονται και ταξινομούνται ανάλογα με τους ατομικοί αριθμοί, ηλεκτρονική διαμόρφωση και χημικές ιδιότητες σε Περιοδικός Πίνακας των στοιχείων.

Το ίδιο χημικό στοιχείο μπορεί να αποτελείται από διαφορετικά άτομα της ίδιας κατηγορίας, δηλαδή με τον ίδιο ατομικό αριθμό (αριθμός πρωτόνια που έχει κάθε άτομο στο στοιχείο), αν και οι ατομικές τους μάζες είναι διαφορετικές.

Για παράδειγμα, υπάρχουν διαφορετικά άτομα του ίδιου στοιχείου που διαφέρουν ως προς τον αριθμό τους νετρόνια, και ονομάζονται ισότοπα, αντιπροσωπευτική περίπτωση είναι τα ισότοπα του στοιχείου άνθρακας (12C, 13C, 14C). Άρα, κάθε άτομο ανήκει στο ίδιο χημικό στοιχείο ή όχι, ανάλογα με τον αριθμό των πρωτονίων του, άρα άτομα με τον ίδιο αριθμό πρωτονίων ανήκουν στο ίδιο χημικό στοιχείο.

Πώς αποτελείται ένα άτομο;

Τα άτομα αποτελούνται από έναν πυρήνα και ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια (τα οποία έχουν αρνητικό φορτίο) γύρω του. Ο πυρήνας αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται πρωτόνια και νετρόνια. Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα και τα νετρόνια ουδέτερα. Το σύνολο των πρωτονίων και των νετρονίων ονομάζονται νουκλεόνια.

Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια έλκονται μεταξύ τους από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη (η αλληλεπίδραση φορτισμένων σωματιδίων με ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία), ενώ τα πρωτόνια και τα νετρόνια έλκονται μεταξύ τους από την πυρηνική δύναμη (μια δύναμη που βιώνεται μόνο από τα σωματίδια που αποτελούν το ατομικός πυρήνας).

Πώς συνδυάζονται τα άτομα;

Τα άτομα μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους για να σχηματιστούν χημικούς δεσμούς, τι συμβαίνει όταν μοιράζονται τα ηλεκτρόνια τους με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Οι χημικοί δεσμοί μπορεί να είναι ομοιοπολική, ιωνικός Υ μεταλλικός, το οποίο προέρχεται από ομοιοπολικές μοριακές ενώσεις, ιοντικά δίκτυα ή μεταλλικές ενώσεις (αν και είναι σημαντικό να διευκρινιστεί ότι κανένας χημικός δεσμός δεν είναι απολύτως ομοιοπολικός ή ιοντικός). Με αυτόν τον τρόπο, τα άτομα μπορούν να συνδυαστούν για να σχηματιστούν μόρια απλό όπως το Νερό, καθώς και να σχηματίσουν μακρομόρια σύνθετη όπως πρωτεΐνη, DNA Υ RNA.

Αν και τα άτομα διακρίνονται μεταξύ τους χάρη στη διαμόρφωση των σωματιδίων τους, είναι επίσης αλήθεια ότι όλα τα άτομα του ίδιου στοιχείου είναι ακριβώς πανομοιότυπα: τα άτομα υδρογόνου στο Ήλιος Είναι τα ίδια με αυτά που συνθέτουν το σώμα μας και τα άτομα άνθρακα στο σώμα ενός σκύλου είναι πανομοιότυπα με αυτά που αποτελούν ένα διαμάντι. Η διαφορά έγκειται στον τρόπο με τον οποίο τα άτομα συνδυάζονται για να συνθέσουν τις διαφορετικές χημικές ενώσεις που συνθέτουν τα όργανα και τα συστήματα οργάνων στο ζωντανά πλάσματα, τα υλικά που παράγονται στο βιομηχανία, και όλη την ύλη που συνθέτει το σύμπαν.

Μέρη ενός ατόμου

Τα τροχιακά είναι οι πιθανότητες εύρεσης κάθε ηλεκτρονίου γύρω από τον πυρήνα.

Τα άτομα αποτελούνται από δύο βασικά μέρη:

• Ο πυρήνας. Περίπου το 99,94% της μάζας ενός ατόμου είναι συγκεντρωμένο στον πυρήνα, όπου τα πρωτόνια και τα νετρόνια (τα οποία μαζί ονομάζονται «νουκλεόνια») ενώνονται με ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις, οι οποίες εμποδίζουν τα πρωτόνια που απωθούν το ένα το άλλο, έχοντας το ίδιο ηλεκτρικό χρέωση.
• Τα ατομικά τροχιακά. Ένα τροχιακό περιγράφει μια περιοχή του χώρου που περιβάλλει τον ατομικό πυρήνα στην οποία το πιθανότητα για να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο είναι πολύ υψηλό. Αυτές οι περιοχές έχουν διαφορετικές μορφές που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της επίλυσης της στάσιμης εξίσωσης Schrödinger. Ο Erwin Schrödinger ήταν ένας Αυστριακός επιστήμονας που ανέπτυξε αυτή την εξίσωση το 1925 για να υπολογίσει την εξέλιξη ενός υποατομικού σωματιδίου, όπως τα ηλεκτρόνια. Έτσι, τα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα είδος «νέφους» γύρω από τον πυρήνα, το οποίο αντιπροσωπεύεται από το σχήμα των ατομικών τροχιακών. Από την άλλη πλευρά, κάθε ατομικό τροχιακό αντιστοιχεί σε μια ορισμένη ενεργειακή τιμή για τα ηλεκτρόνια, επομένως οργανώνονται σύμφωνα με τις ενεργειακές τους τιμές. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα σχήματα των πρώτων ατομικών τροχιακών:
  

  

Ιστορία του ατόμου

Το 1773 ο Antoine de Lavoisier υπέθεσε τον νόμο της διατήρησης της μάζας.

Ο πρώτος που διατύπωσε την ιδέα της ύπαρξης των ατόμων ήταν ο Έλληνας φιλόσοφος Δημόκριτος (σ.V-VI π.Χ.) από καθαρά φανταστικές εικασίες (όπως γινόταν τότε κατανοητή η επιστήμη).

Οι σπουδές του έγιναν από μεταγενέστερους φιλοσόφους όπως ο Λεύκιππος και ο Επίκουρος, αλλά παραμελήθηκαν κατά τη διάρκεια του μεσαιονικός, που επισκιάστηκε από τη δημιουργιστική εξήγηση του κόσμου, που απέδιδε τα πάντα στον Θεό.

Έπρεπε να περιμένουμε μέχρι το 1773, όταν ο Γάλλος χημικός Antoine de Lavoisier διατύπωσε τη θεωρία του για τη μη δημιουργία ή την καταστροφή της ύλης (μόνο μετασχηματίζεται) ή Νόμος διατήρησης της μάζας, που επέτρεψε στον John Dalton να διατυπώσει την πρώτη σύγχρονη ατομική θεωρία το 1804.

Διαδοχικοί μελετητές του φυσικός και το χημεία εμπνεύστηκαν από το έργο του για να προτείνουν καλύτερα και πιο πολύπλοκα συστήματα για την κατανόηση των θεμελιωδών σωματιδίων της ύλης. Στη συνέχεια, προτάθηκαν νέα ατομικά μοντέλα μέχρι αυτά που χρησιμοποιούνται περισσότερο σήμερα.

Η σύγχρονη αποδεκτή δομή είναι αυτή που προέρχεται από το πειράματα του Rutherford το 1911, μαζί με τις διατυπώσεις των Niels Bohr, Schrödinger και Heisenberg.

Μόριο

Τα μόρια σχηματίζονται ενώνοντας δύο ή περισσότερα άτομα, σχηματίζοντας πιο πολύπλοκες δομές.

Ένα μόριο είναι γνωστό ως η ένωση δύο ή περισσότερων ατόμων μέσω χημικών δεσμών για να σχηματιστεί μια πιο περίπλοκη και ηλεκτρικά ουδέτερη δομή. Οι χημικοί δεσμοί μπορεί να είναι ομοιοπολικοί ή ιοντικοί.

Τα μόρια μπορούν να αποτελούνται από άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου, για παράδειγμα, του μορίου οξυγόνου (Ο2), ή από άτομα διαφορετικών χημικών στοιχείων, για παράδειγμα, του μορίου της γλυκόζης. Τα μονοατομικά αέρια, για παράδειγμα το ήλιο (He), θεωρούνται επίσης μόρια.