اتم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

این مقاله به تمیزکاری نیاز دارد. لطفاً آن را تا جایی که ممکن است، از نظر املا، انشا، چیدمان و درستی بهتر کنید. پس از این کار، این الگو را از بالای مقاله حذف کنید. محتویات این مقاله ممکن است غیرقابل اعتماد و نادرست یا جانبدارانه باشند یا قوانین حقوق پدیدآورندگان را نقض کنند.

اَتُم کوچک‌ترین جزء اصلی غیر قابل تقلیل یک سامانهٔ شیمیایی است.

این واژه از واژهٔ یونانی atomos، به معنی بخش‌ناشدنی و نابریدنی گرفته شده است، که از پیشوند a، بمعنی نا-، و tomos، بمعنی برش، ساخته شده است.

اتم‌ها از طریق شیمیایی قابل تجزیه نیستند. باور امروزه بر این است که اتم از ذرات کوچک‌تری تشکیل شده است. قطر یک اتم معمولاً میان ۱۰ تا ۱۰۰ پیکومتر متفاوت است. قطر اتم ‎10^-10 متر است و اندازه هسته در مرکز اتم ‎۰/۰۰۰۰۱ بزرگی اتم است و یا به عبارتی دقیقتر قطر کامل هسته به طور میانگین ‎10^-15 متر است.

اتم هلیوم

مواد متنوعی که روزانه در آزمایش و تجربه با آن روبه‌رو هستیم، متشکل از اتم‌های گسسته است. وجود چنین ذراتی برای نخستین بار توسط فیلسوفان یونانی مانند ذیمقراطیس، لئوکیپوس و اپیکوروس، بدون ارائهٔ اثبات، پیشنهاد شد. سپس این مفهوم مسکوت ماند تا زمانی که در سده ۱۸ میلادی، راجر بوسکوویچ آن را احیاء نمود، و پس از آن از سوی جان دالتون در شیمی بکار برده شد.

راجر بوسکوویچ نظریهٔ خود را بر پایهٔ مکانیک نیوتنی قرارداد و آن را در سال ۱۷۵۸ میلادی تحت عنوان Theoria philosophiae naturalis redacta ad unicam legem virium in natura existentium چاپ کرد.

برپایه نظریه بوسکوویچ، اتم‌ها نقاط بی‌اسکلتی هستند که بسته به فاصلهٔ آنها از یکدیگر، نیروهای کشش و رانش بر یکدیگر وارد می‌کنند. جان دالتون از نظریهٔ اتمی برای توضیح چگونگی ترکیب گازها در نسبتهای ساده، استفاده کرد. در اثر تلاش آمادئو آووگادرو در سدهٔ ۱۹ میلادی، دانشمندان توانستند تفاوت میان اتم‌ها و مولکولها را درک کنند. در روزگار جدید، اتم‌ها به صورت تجربی مشاهده شده‌اند. در آزمایش‌ها نیز مشخص گردیده است که اتم‌ها خود از ذرات کوچک‌تری ساخته شده‌اند. در مرکز اتم، یک هستهٔ کوچک مرکزی مثبت متشکل از ذرات هسته‌ای (پروتون‌ها و نوترون‌ها)، و بقیه اتم فقط از پوسته‌های موج‌دار الکترون تشکیل شده است. معمولاً اتم‌های با داشتن تعداد مساوی الکترون و پروتون، از نظر الکتریکی خنثی هستند.

اتم‌ها عموماً بر حسب عدد اتمی که متناسب با تعداد پروتون‌های آن اتم است، رده‌بندی می‌شوند. برای مثال، اتم‌های کربن اتم‌هایی هستند که شش پروتون دارند. تمام اتم‌های با عدد اتمی یکسان، دارای ویژگی‌های فیزیکی یکسان بوده و واکنش شیمیایی یکسان از خود نشان می‌دهند. انواع گوناگون اتمها در جدول تناوبی فهرست شده‌اند. اتم‌های دارای عدد اتمی یکسان اما با جرم اتمی متفاوت (به علت تعداد متفاوت نوترون‌های آنها) ایزوتوپ نامیده می‌شوند.

ساده‌ترین اتم، اتم هیدروژن است که عدد اتمی آن یک است و یک پروتون و یک الکترون دارد. این اتم در بررسی موضوعات علمی، بویژه در آغاز شکل‌گیری نظریهٔ کوانتوم، بسیار مورد توجه بوده است.

واکنش شیمیایی اتم‌ها عمدتاً وابسته به آثار متقابل الکترون‌های آنهاست. بویژه الکترون‌هایی که در بیرونی‌ترین لایهٔ اتمی قرار دارند به نام الکترون‌های ظرفیتی، بیشترین اثر را در واکنش‌های شیمیایی نشان می‌دهند. الکترون‌های مرکزی (یعنی آنهایی که در لایهٔ بیرونی نیستند) نیز موثرند ولی به علت وجود بار مثبت هستهٔ اتمی، نقششان ثانوی است.

اتم‌ها گرایش زیادی به تکمیل لایهٔ الکترونی بیرونی خود (یا تخلیهٔ کامل آن) دارند، لایهٔ خارجی هیدروژن و هلیوم ظرفیت دو الکترون و در اتمهای دیگر ظرفیت هشت الکترون را دارند. این عمل با استفادهٔ مشترک از الکترون‌های اتمهای مجاور و یا با جدا کردن کامل الکترون‌ها از اتم‌های دیگر فراهم می‌شود. هنگامی که الکترون‌ها در مشارکت اتم‌ها قرار می‌گیرند، یک پیوند کووالانسی میان دو اتم تشکیل می‌شود. پیوندهای کووالانسی قوی‌ترین نوع پیوندهای اتمی هستند.

هنگامی که اتمی یک یا چند الکترون از اتم دیگری جدا کند، یون ایجاد می‌شود. یون‌ها اتم‌هایی هستند که به علت نامساوی بودن تعداد پروتون‌ها و الکترون‌ها، دارای بار الکتریکی ویژه می‌شوند. یون‌هایی که الکترون‌ها را بر می‌دارند، آنیون نامیده شده و بار منفی دارند. اتمی که الکترون‌ها را از دست می‌دهد کاتیون نامیده شده و بار مثبت دارد. کاتیون‌ها و آنیون‌ها به علت نیروی کولنی میان بارهای مثبت و منفی، یکدیگر را جذب می‌کنند. این کشش پیوند یونی نامیده می‌شود و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است.

چنان که گفته شد، پیوند کووالانسی در حالتی ایجاد می‌شود که در آن الکترون‌ها به طور یکسان میان اتم‌ها به اشتراک گذاشته می‌شود، در حالی که پیوند یونی در حالتی ایجاد می‌شود که الکترون‌ها کاملاً در انحصار آنیون قرار می‌گیرند. به‌جز در موارد محدودی از حالت‌های خیلی نادر، هیچ‌کدام از این توصیف‌ها کاملاً دقیق نیست. در بیشتر مواردِ پیوندهای کووالانسی، الکترون‌ها به طور نابرابر به اشتراک گذاشته می‌شوند، به طوری که زمان بیشتری را صرف گردش به دور اتم‌های با بار الکتریکی منفی‌تر می‌کنند، که منجر به ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواص یونی می‌گردد. متشابهاً، در پیوندهای یونی الکترون‌ها اغلب در مقاطع کوچکی از زمان دور اتمِ با بار الکتریکی مثبت‌تر می‌چرخند، که باعث ایجاد برخی از خواص کووالانسی در پیوند یونی می‌گردد.

==ساختمان اتم ==

این بخش از مقاله شکافت هسته‌ای برای ادغام به اینجا منتقل شده است.

در داخل هر اتم سه ذره وجود دارد:الکترون با بار منفی، پروتون با بار مثبت و نوترون خنثی. بارهای همنام یکدیگر را دفع و بارهای غیر همنام یکدیگر را جذب می‌کنند بجز نوترون که هیچ عکس العملی ندارد.

هسته اتم هر عنصر از پروتون و نوترون تشکیل شده است که مجموع تعداد آنها را عدد جرمی آن عنصر، و به آنها نوکلئون می‌گویند. جرم نوترون 675/1 ضربدر 10 به توان منفی 27 کیلوگرم، وجرم پروتون 673/1 ضربدر 10 به توان منفی 27 است.

پروتون‌های تشکیل دهنده هسته اتم چون دارای بار مثبت هستند یکدیگر را دفع می‌کنند. برای جلوگیری از این اتفاق نوترون‌ها مانند چسبی از متلاشی شدن هسته جلوگیری می‌کنند. الکترون‌ها نیز در مدارات بیضی شکل و نامنظم در اطراف هسته با سرعت بسیار زیاد در حال گردشند وهر چه این الکترون‌ها به لایه والانس نزدیکتر می‌شوند تعلق آنها به هسته کاهش میابد(بر اساس مدل اتمی بور).

سه نیرو در هسته هر اتم وجود داردکه یکی از آنها سعی در انهدام هسته و دو تای دیگر سعی در پایداری هسته دارند. اولی نیروی کولونی یا همان دافعه پروتونی است، دومی نیروی گرانش ناشی از جاذبه بین ذرات جرم‌دار است وسومی که مهم‌ترین دلیل جلوگیری از متلاشی شدن هسته است همان نیروی هسته‌ای است. نیروی کولونی بسیار ناچیز است و نمی‌تواند به تنهایی هسته را متلاشی کند و نیروی گرانش ذرات نیز بسیار کم است و توانایی در متعادل نگه داشتن هسته را ندارد. در واقع این نیروی هسته‌ای است که اتم را در تعادل نگه داشته و از واپاشیده شدن نوکلئون‌ها جلوگیری می‌کند. برای توضیح این نیرو باید گفت اگر فاصله بین پروتون و نوترون از ۵ ضربدر ۱۰ به توان منفی ۱۵ متر (۵ فمتو متر) بیشتر شود نیروی هسته‌ای وجود ندارد. بر عکس اگر این فاصله از مقدار یاد شده کمتر شود نیروی هسته‌ای بیشتر می‌شود و بدین طریق هسته از متلاشی شدن نجات میابد.