Atomfysik

For at forstå fysik og kemi, må man vide, hvad hele vor fysiske verden er opbygget. Vi siger, at de hele består af atomer. Et atom er så lille, at vi ikke kan se det. Vi siger at et atom er den mindste del af et stof. Og et grundstof består af samme slags atomer.

Der er mange måder at tegne et atom på.
Her er en lidt poppet udgave.

Ordet ”atom” er græsk og betyder ”udelelig”. Ja, for 150 år siden troede man, at et atom var udeleligt, men i dag ved vi, at et atom består af flere forskellige dele.

Et atom består af en kerne, og uden om kredser elektroner. Partiklerne i et atom kaldes for elementar-partikler, og man mener at have fundet 19 forskellige.

Her behøver vi kun at snakke om 3, nemlig proton, neutron og elektron. Der er flere måder at tegne dem på, men herunder vises en af de velkendte måder.

Protonen er positivt elektrisk ladet. Antallet af protoner i atomets kerne fortæller os, hvilket grundstof det er, dermed også grundstoffets nummer i Det Periodiske System.

• Ladning: positiv

• Atomvægt: 1 unit

• En ændring i antal: Et nyt grundstof

Neutronen opgave er at holde sammen på atomkernen, fordi protonerne ellers frastøder hinanden. Denne specielle kræft hedder kort og godt kernekraft og udnyttets i atomkraftværker. Sker der en ændring i antallet af neutroner, har vi en variation af atomet, som kaldes en isotop, se under radioaktivitet.

• Ladning: neutral

• Atomvægt: 1 unit

• En ændring i antal: Et isotop

Elektronen cirkler rundt om kernen og vejer meget mindre end kernepartiklerne. Dens negative ladning gør, at den tiltrækkes af den positive proton. Er der lige mange protoner og elektroner, er atomet udadtil neutralt. Sker der en ændring i antallet af elektroner, har vi en variation af atomet, som kaldes en ion, se under syrer og baser.

• Ladning: negativ

• Atomvægt: 1/1836 unit

• En ændring i antal: En ion

Brint er det letteste af alle atomer, og det er nummer 1 i Det Periodiske System.

Brint indgår i mange kemiske forbindelser og findes i alle fødevarer. Der er bl.a. brint i naturgas, benzin og vand. 88 % af alle atomer i universet er brint.

Brint hedder også hydrogen og forkortes på det kemiske tegnsprog til H.

Atomet består af en enkelt proton og én elektron. Normalt går 2 brintatomer sammen og danner et brintmolekyle, som hedder H₂.

Helium er grundstof nr. 2 og er også en gas, endda en ædelgas, som ikke går i forbindelse med andre stoffer.

I kemi skriver vi ofte nogle tal foran forkortelsen He. Det nederste tal er antallet af protoner og det øverste af det samlede antal kernepartikler eller atomvægten i units.

De to protoner i heliums kerne ville normalt frastøde hinanden, men de holdes på plads af kernekræfter. Denne kraft virker kun mellem to nabopartikler i kernen. Kernekræfterne er stærkere end protonernes elektriske frastødnings-krafter.

I atomkraftværker udnytter man denne kraft, idet man spalter en atomkerne og frigiver energien som bl.a. varme.

For 100 år siden fremsatte englænderen Rutherford teorien om, at der kredser elektroner uden om atomets kerne. Danskeren Niels Bohr offentliggjorde i 1913 bl.a. disse påstande:

Når man skærer et løg over, kan man se de forskellige skaller, det er opbygget af. Vi kan sammenligne et løg med et atom og elektron­skallerne, som elektronerne befinder sig i.

Der findes op til 7 elektronskaller omkring kernen i et atom. Der kan være fra 2 til 32 elektroner i skallerne:

Atomerne bliver større

Når vi skal se på nye grundstoffer, må vi have fat i flere protoner, neutroner og elektroner.

Forskerne har opdaget, at elektronerne går sammen 2 og 2 i skallerne, sådan som det ses her på en model af et kulstof-atom. Kulstof hedder også carbon og forkortes C.

Kulstof er et vigtigt grundstof. Liv, som vi kender det, er baseret på kulstof. Al vores mad og vores krop indeholder carbon.