Naziv "atom" sa grčkog je preveden kao "nedeljiv". Sve oko nas - čvrste materije, tečnosti i vazduh - izgrađeno je od milijardi ovih čestica.
Po prvi put, atomi su postali poznati u 5. veku ranijenove ere, kada je grčki filozof Demokrit sugerisao da se materija sastoji od sitnih pokretnih čestica. Ali tada nije bilo načina da se proveri verzija njihovog postojanja. I iako niko nije mogao da vidi ove čestice, o toj ideji se raspravljalo, jer je to bio jedini način na koji su naučnici mogli da objasne procese koji se odvijaju u stvarnom svetu. Stoga su verovali u postojanje mikročestica mnogo pre vremena kada su uspeli da dokažu ovu činjenicu.
Tek u 19. veku.počeli su da se analiziraju kao najmanji sastojci hemijskih elemenata koji imaju specifična svojstva atoma – sposobnost da u strogo propisanoj količini ulaze u jedinjenja sa drugima. Početkom 20. veka verovalo se da su atomi najmanje čestice materije, sve dok nije dokazano da su sastavljeni od još manjih jedinica.
Atom hemijskog elementa - mikroskopskigrađevinska cigla od materije. Definišuća karakteristika ove mikročestice je molekulska težina atoma. Tek otkriće Mendeljejevljevog periodičnog zakona dokazalo je da su njihovi tipovi različiti oblici jedne materije. Oni su toliko mali da se ne mogu videti običnim mikroskopom, već samo najmoćnijim elektronskim uređajima. Poređenja radi, dlaka na ljudskoj ruci je milion puta šira.
Elektronska struktura atoma ima jezgro koje se sastoji odod neutrona i protona, kao i elektrona, koji se vrte oko centra u stalnim orbitama, kao planete oko svojih zvezda. Sve ih zajedno drži elektromagnetna sila, jedna od četiri glavne u univerzumu. Neutroni su čestice sa neutralnim naelektrisanjem, protoni su pozitivni, a elektroni negativni. Ove druge privlače pozitivno naelektrisani protoni, tako da imaju tendenciju da ostanu u orbiti.
U centralnom delu nalazi se ispuna jezgraminimalni deo celog atoma. Ali studije pokazuju da se skoro sva masa (99,9%) nalazi u njemu. Svaki atom sadrži protone, neutrone, elektrone. Broj rotirajućih elektrona u njemu jednak je pozitivnom centralnom naelektrisanju. Čestice sa istim nuklearnim nabojem Z, ali različitom atomskom masom A i brojem neutrona u jezgru N nazivaju se izotopi, a sa istim A i različitim Z i N - izobare. Elektron je najmanja čestica supstance sa negativnim električnim naelektrisanjem e = 1,6 · 10-19 kulona. Naelektrisanje jona određuje broj izgubljenih ili dodatih elektrona. Proces metamorfoze neutralnog atoma u naelektrisani jon naziva se jonizacija.
Fizičari su do danas otkrili mnoge druge elementarne čestice. Elektronska struktura atoma ima novu verziju.
Veruje se da protoni i neutroni, svejednonisu bili mali, sastoje se od najsitnijih čestica, koje se zovu – kvarkovi. Oni predstavljaju novi model za konstrukciju atoma. Kako su naučnici nekada prikupljali dokaze za postojanje prethodnog modela, danas pokušavaju da dokažu postojanje kvarkova.
Savremeni naučnici mogu da vide na monitorukompjuterske atomske čestice materije, a takođe ih pomeraju duž površine pomoću specijalnog alata koji se zove skenirajući tunelski mikroskop (RTM).
Јесте kompjuterizovano alat sa vrhom koji je veomapažljivo se kreće blizu površine materijala. Kako se vrh kreće, elektroni se kreću kroz jaz između vrha i površine. Iako materijal izgleda savršeno glatko, zapravo je neujednačen na atomskom nivou. Kompjuter pravi mapu površine supstance, stvarajući sliku njenih čestica, i tako naučnici mogu da vide svojstva atoma.
Negativno naelektrisani joni kruže oko jezgrana dovoljno velikoj udaljenosti. Struktura atoma je takva da je celina zaista neutralna i nema električni naboj, jer su sve njegove čestice (protoni, neutroni, elektroni) u ravnoteži.
Radioaktivni atom je element koji moželako podeliti. Njegov centar se sastoji od mnogih protona i neutrona. Jedini izuzetak je dijagram atoma vodonika, koji ima jedan jedini proton. Jezgro je okruženo oblakom elektrona, njihova privlačnost ga tera da se okreće oko centra. Protoni sa istim naelektrisanjem se međusobno odbijaju.
Ovo nije problem za većinu malih čestica.koje imaju nekoliko njih. Ali neki od njih su nestabilni, posebno veliki poput uranijuma, koji ima 92 protona. Ponekad njegov centar ne može da izdrži takvo opterećenje. Nazivaju se radioaktivnim jer izbacuju nekoliko čestica iz svog jezgra. Nakon što se nestabilno jezgro oslobodi protona, preostali formiraju novu ćerku. Može biti stabilan u zavisnosti od broja protona u novom jezgru, ili može dalje da se deli. Ovaj proces se nastavlja sve dok ne ostane stabilno podređeno jezgro.
Fizičko-hemijska svojstva atoma se prirodno menjaju od jednog elementa do drugog. Oni su određeni sledećim glavnim parametrima.
Атомска маса. Pošto glavno mesto mikročestica zauzimaju protoni i neutroni, njihov zbir određuje broj, koji se izražava u jedinicama atomske mase (amu) Formula: A = Z + N.
Atomski radijus.Radijus zavisi od lokacije elementa u sistemu Mendeljejeva, hemijske veze, broja susednih atoma i kvantnomehaničkog dejstva. Poluprečnik jezgra je sto hiljada puta manji od poluprečnika samog elementa. Struktura atoma može biti lišena elektrona i postati pozitivan jon, ili dodati elektrone i postati negativni jon.
U periodičnom sistemu Mendeljejeva, bilo kojihemijski element zauzima zadato mesto. U tabeli, veličina atoma se povećava kako se krećete odozgo prema dole, a smanjuje se kako se krećete s leva na desno. Prema tome, najmanji element je helijum, a najveći cezijum.
Valence.Spoljna elektronska ljuska atoma naziva se valentna, a elektroni u njoj su dobili odgovarajuće ime - valentni elektroni. Njihov broj određuje kako je atom vezan za ostatak hemijskom vezom. Mikročestice pokušavaju da popune svoje spoljašnje valentne školjke metodom stvaranja ove druge.
Gravitacija, privlačnost je sila koja držiplanete u orbiti, zbog toga predmeti pušteni iz ruku padaju na pod. Čovek više primećuje gravitaciju, ali je elektromagnetni efekat višestruko moćniji. Sila koja privlači (ili odbija) naelektrisane čestice u atomu je 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 puta snažnija od gravitacije u atomu. Ali postoji još moćnija sila u centru jezgra, sposobna da drži protone i neutrone zajedno.
Reakcije u jezgrima stvaraju energiju kao u nuklearnojreaktori gde se atomi cepaju. Što je element teži, od više čestica su izgrađeni njegovi atomi. Ako saberemo ukupan broj protona i neutrona u elementu, saznaćemo njegovu masu. Na primer, Uran, najteži element koji se nalazi u prirodi, ima atomsku masu od 235 ili 238.
Energetski nivoi atoma su količinaprostor oko jezgra gde se elektron kreće. Ukupno ima 7 orbitala, što odgovara broju perioda u periodnom sistemu. Što je lokacija elektrona udaljenija od jezgra, to je veća rezerva energije koju poseduje. Broj perioda označava broj atomskih orbitala oko njegovog jezgra. Na primer, kalijum je element 4. perioda, što znači da ima 4 energetska nivoa atoma. Broj hemijskog elementa odgovara njegovom naelektrisanju i broju elektrona oko jezgra.
Verovatno najpoznatija naučna formulaotkrio nemački fizičar Ajnštajn. Ona tvrdi da masa nije ništa drugo do oblik energije. Na osnovu ove teorije, možete pretvoriti materiju u energiju i izračunati po formuli koliko se može dobiti. Prvi praktični rezultat ove transformacije bile su atomske bombe, koje su prvo testirane u pustinji Los Alamos (SAD), a zatim eksplodirale nad japanskim gradovima. Iako je samo jedna sedmina eksploziva pretvorena u energiju, razorna moć atomske bombe bila je strašna.
Da bi jezgro oslobodilo svoju energiju, ontreba da se sruši. Da biste ga podelili, morate da delujete kao neutron spolja. Zatim se jezgro razdvaja na dva druga, lakša, istovremeno pružajući ogroman nalet energije. Raspadanje dovodi do oslobađanja drugih neutrona, a oni nastavljaju da fisuju druga jezgra. Proces se pretvara u lančanu reakciju, stvarajući ogromnu količinu energije kao rezultat.
Destruktivnu silu koja se oslobađa tokom transformacije materije čovečanstvo pokušava da ukroti u nuklearnim elektranama. Ovde se nuklearna reakcija ne odvija u vidu eksplozije, već kao postepeno oslobađanje toplote.
Proizvodnja nuklearne energije ima svoje prednosti iminusi. Kako smatraju naučnici, da bismo održali našu civilizaciju na visokom nivou, neophodno je koristiti ovaj ogroman izvor energije. Ali treba imati na umu da ni najsavremeniji razvoj ne može garantovati potpunu sigurnost nuklearnih elektrana. Osim toga, radioaktivni otpad dobijen u procesu proizvodnje energije, ako se nepravilno skladišti, može desetinama hiljada godina uticati na naše potomke.
Posle havarije u nuklearnoj elektrani Černobil, sve višeljudi smatraju proizvodnju atomske energije veoma opasnom za čovečanstvo. Jedina bezbedna elektrana ove vrste je Sunce sa svojom ogromnom nuklearnom snagom. Naučnici razvijaju sve vrste modela solarnih panela i, možda, u bliskoj budućnosti čovečanstvo će moći da sebi obezbedi sigurnu atomsku energiju.
