اتم
به اطراف خود نگاه کنید. فرض کنید هرچیزی که در اطراف خود می‌بینید را به قطعات کوچک‌تری تقسیم کرده و این کار را بارها و بارها تکرار می‌کنیم. در نهایت متوجه می‌شویم که تمامی اجرامی که ما را احاطه کرده‌اند، از انواع مختلف اتم ساخته شده‌اند. به عنوان مثال بیشتر چیز‌هایی که در زندگی خود می‌بینید از اتم‌های اکسیژن، هیدروژن و کربن ساخته شده‌اند. با کنار هم قرار دادن اتم‌ها می‌توانید تقریباً هرچیزی را که می‌خواهید بسازید. می‌توان گفت که یک اتم، کمترین و کوچکترین مقدار یک عنصر شیمیایی است. به طور مثال، کمترین مقدار طلایی که می‌توانید داشته باشید ۱ اتم است. ۱ اتم اندازه بسیار کوچکی دارد که حتی با میکروسکوپ‌های الکترونی قوی نیز دیدن آن‌ها مشکل است. ابعاد یک اتم حتی از مرتبه نانو نیز کوچک‌تر بوده و در محدوده آنگستروم است. در مدل اتمی بور، شعاع یک اتم هیدروژن به مقدار 0.5 آنگستروم نتیجه شد. اتم‌های سنگین‌ترین عناصر نیز تنها کمی از این مقدار بیشتر هستند. لازم به ذکر است که هر ۱ آنگستروم (Angstrom) برابر با 10 به توان منفی 10 است.
شاید بگویید که اتم نیز قابل تقسیم است. بله این مطلب درست است، اما کوچکترین مقدار یک عنصر همان اتم است. اتم از ذرات کوچک‌تری که به ذرات زیراتمی (الکترون، پروتون و نوترون) موسوم هستند، تشکیل شده است. اگر اتم را نیز به قطعات کوچک‌تری تقسیم کنیم و یک پروتون از آن را جدا کنیم (یا حتی بتوانید اضافه کنید)، اتم حاصل شده، دیگر اتمی از عنصر قبلی نیست. بلکه تبدیل به اتم دیگری می‌شود.
از فیزیک پایه به یاد دارید که یک اتم از هسته (شامل پروتون و نوترون) و ابری الکترونی (البته در توصیف کلاسیکی) ساخته شده است. در اکثر کتاب‌های علمی، شماتیک فرضی که از یک اتم رسم شده است، شامل هسته‌ای است که پروتون و نوترون‌ها را در خود جای داده و الکترون‌ها همانند ماهواره‌هایی که به دور زمین می‌چرخند، در مدار خود در حال گردش به دور هسته اتم هستند. از نقطه نظر مکانیک کوانتومی، تعیین دقیق مکان یک الکترون ممکن نیست. فرض کنید که الکترون‌ها آنقدر سریع تغییر مکان می‌دهند که امکان مشاهده آن‌ها در مکانی خاص وجود ندارد. البته در برخی مکان‌ها در لایه‌های مختلف، احتمال حضور الکترون‌ها بیشتر است. به همین دلیل برخی کتاب‌ها الکترون‌ها را به صورت هاشورهایی نمایش می‌دهند. به این مکان‌ها، که احتمال حضور الکترون در آن‌ها نسبت به جاهای دیگر زیاد است، اوربیتال گفته می‌شود.
آنچه اتم‌ها را از یکدیگر متمایز می‌کند، تعداد پروتون و نوترون‌های هسته و الکترون‌های یک اتم است. در واقع جنس الکترون، پروتون و نوترون‌های یک اتم طلا با اتم آهن یا هر اتم دیگری یکسان است. تفاوت‌های ایجاد شده در خصوصیات اتم‌های مختلف تنها در تعداد این ذرات است. با تغییر در تعداد ذرات زیر اتمی، یک اتم را به اتمِ دیگری تبدیل کنید. کار را می‌توانیم از ساده‌ترین و کوچکترین (در واقع ابتدایی‌ترین) اتم، یعنی اتمِ هیدروژن (Hydrogen Atom) شروع کنیم. اتمِ هیدروژن تنها ۱ پروتون و ۱ الکترون دارد (اتمِ هیدروژن نوترون ندارد). با اضافه کردن ۱ پروتون، ۱ الکترون و ۲ نوترون به اتمِ هیدروژن می‌توانید اتمِ گازی هلیوم (Helium Atom) را بسازید. حال دوباره با اضافه کردن ۱ پروتون، ۱ الکترون و ۲ نوترون به اتمِ هلیوم، می‌توانید اتمِ فلزی لیتیوم (Lithium Atom) را بسازید. این روند را می‌توانید تا تکمیل جدول تناوبی عناصر ادامه دهید.
در یک اتمِ خنثی تعداد الکترون‌ها و پروتون‌ها برابر است. تعداد الکترون‌ها در یک اتم می‌تواند تغییر کند، که در این صورت به اتم، یون می‌گویند. اگر تعداد الکترون‌ها کمتر از حالت خنثی، یعنی کمتر از تعداد پروتون‌ها باشد، اتم را یون مثبت و اگر تعداد الکترون‌ها بیشتر از تعداد پروتون‌ها باشد، اتم را یون منفی می‌گویند.
به تعداد پروتون‌های هسته یک اتم، عدد اتمی می‌گویند. همچنین به مجموع تعداد پروتون‌ها و نوترون‌ها، عدد جرمی گفته می‌شود. عدد اتمی، بیانگر نوع اتم است. چینش جدول تناوبی عناصر نیز بر اساس افزایش عدد اتمی است. عدد اتمی ۱ به معنی هیدروژن، عدد اتمی ۲ به معنی هلیوم، عدد اتمی ۳ به معنی لیتیوم و … است.
اتم‌ها چگونه مولکول‌ها و ترکیبات را تشکیل می‌دهند؟
می‌توان گفت که اتم‌ها شبیه به انسان‌ها هستند که گروه و شراکت را به تنها بودن ترجیح می‌دهند. بسیاری از اتم‌ها با سایر اتم‌ها پیوند برقرار می‌کنند. چرا که در این صورت پایدارتراند. بنابراین اتم‌ها هیدروژن به خودی‌خود یا به صورت تک (تنها) وجود ندارند، بلکه با یکدیگر جفت می‌شوند تا مولکول هیدروژن را پدید آورند. یک مولکول کمترین مقدار یک ترکیب است که از دو یا تعداد بیشتری اتم ساخته شده است.
ایزوتوپ چیست؟
گاهی اوقات در طبیعت عناصری یافت می‌شوند که کمی متفاوت به انتظارات ما رفتار می‌کنند. به طور مثال عناصر کربنی معمولی که در زندگی روزمره در غالب کاربرد‌های متفاوتی از آن‌ها استفاده می‌کنیم، به کربن ۱۲ موسوم است. اتم‌های کربن ۱۲ دارای ۶ الکترون، ۶ پروتون و ۶ نوترون است. در واقع اتم‌های کربن ۱۲، دارای عدد اتمی ۶ و عدد جرمی ۱۲ هستند. شکل دیگری از کربن در طبیعت یافت می‌شود که به کربن ۱۴ معروف است. این نوع اتم کربن دارای ۶ الکترون، ۶ پروتون و ۸ نوترون است. به دلیل بیشتر بودن تعداد نوترون‌ها در هسته اتم، اتم ناپایدار یا به عبارتی رادیواکتیو است. اتم‌های رادیواکتیو به طور طبیعی از هم پاشیده می‌شوند و در نتیجه با تغییر ذرات درون هسته به اتم‌های دیگری تبدیل می‌شوند. به طور مثال اتم‌های کربن ۱۴ پس از واپاشی به اتم‌های نیتروژن تبدیل می‌شود. پس به طور ساده و خلاصه ایزوتوپ‌ها، اتم‌های مختلف یک عنصر با تعداد نوترون‌های متفاوت هستند.
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)