Якої величини атом?

Почнемо з того, що наші знання про атом сьогодні можуть завтра змінитися. З появою синхрофазотронів вчені постійно отримують дедалі більше інформації про атом.

Цікаво, що слово «атом» у грецькій мові означав «неподільний». Стародавні греки вважали атом найдрібнішою складовою будь-якої матерії.

Сьогодні відкрито понад 20 різних частинок, що становлять атом! Як вважають вчені, атом складається з електронів, протонів, нейтронів, позитронів, нейтрино, мезонів та гіперонів. Електрони це негативно заряджені частинки. Протон, який приблизно в 1836 разів важчий за електрон, заряджений позитивно. Більш важка частка, нейтрон, нейтральний. Позитрон, приблизно рівний електрону, також позитивно заряджений. Нейтрино приблизно дві тисячі разів менше електрона і немає заряду. Мезони можуть бути заряджені позитивно чи негативно. Гіперони більше протонів.

Як все ці частки, чи заряди, розташовуються всі разом, досі невідомо.

Із таких атомів складаються різні хімічні елементи. Деякі різняться вагою, тому хімічні елементи поєднують за атомною вагою. Наприклад, водень має номер 1 у такій таблиці, а залізо — номер 55. Це означає, що атом заліза в 55 разів важчий за атом водню. Проте їхня вага надзвичайно мала. Один атом водню важить лише одну мільйон-мільйон-мільйонну мільйонну частку грама! Щоб уявити, наскільки малі атоми, подумай, скільки атомів міститься в одному грамі водню — це цифра «шість» з 23 нулями. Якщо почати їх перераховувати — по одному на секунду — знадобиться десять тисяч мільйонів років, щоб перерахувати всі атоми в одному грамі водню!

Ось кілька цікавих фактів про атоми:

🔬 1. Атоми на 99.9999% порожні

Якщо видалити весь простір між ядром і електронами, то всі атоми, що складають людське тіло, займуть об'єм менший за піщинку.

⚛ 2. Атоми старші за Сонце

Більшість атомів у твоєму тілі – це ті ж самі атоми, які існували мільярди років тому. Наприклад, атоми вуглецю, кисню й азоту утворилися в ядрі стародавніх зірок, які вибухнули суперновими.

🌀 3. Електрони ніколи не "торкаються" ядра

Згідно з квантовою механікою, електрони не обертаються навколо ядра, як планети навколо Сонця, а перебувають у вигляді ймовірнісних хмар (орбіталей).

🔥 4. Ядерна енергія – це "зв’язок" усередині атома

Колосальна енергія, яка звільняється в ядерних реакціях (на кшталт вибуху атомної бомби або роботи ядерного реактора), походить від розщеплення або злиття атомного ядра.

🧪 5. Атоми можуть "телепортуватися" (квантова суперпозиція)

Квантові ефекти дозволяють електронам "перестрибувати" з одного рівня енергії на інший без проходження проміжних станів. Це так званий квантовий стрибок.

🌌 6. У кожному диханні містяться атоми Юлія Цезаря

Оскільки атоми безперервно циркулюють по всьому світу, у кожному вдиху складаються атоми, які, ймовірно, були у повітрі, якими дихали історичні особистості, такі як Цезар, Ньютон або Ейнштейн. 

Якої величини атом?

Розмір атома визначається його радіусом, який залежить від типу атома, кількості електронів і їхнього розташування в електронних оболонках.

🔹 Середній розмір атома – 0,1 нанометра (нм) або 1 ангстрем (Å)
🔹 1 нанометр (нм) = 10⁻⁹ метра
🔹 1 ангстрем (Å) = 10⁻¹⁰ метра

Це означає, що 10 мільйонів атомів можна розмістити в один міліметр!

Розміри атомів різних елементів

• Водень (H): ≈ 0,05 нм

• Гелій (He): ≈ 0,03 нм

• Карбон (C): ≈ 0,07 нм

• Кисень (O): ≈ 0,06 нм

• Уран (U): ≈ 0,16 нм

Загалом, атоми металів більші за атоми неметалів через додаткові електронні оболонки.

Як вимірюють розмір атома?

Атом не має чітко визначеної межі, тому розмір визначають за допомогою:
📌 Ковальентного радіуса – відстань між двома ядрами однакових атомів у молекулі.
📌 Ван-дер-Ваальсового радіуса – найбільший можливий розмір атома в кристалічних структурах.
📌 Радіуса іона – зменшується для катіонів (втрата електронів) і збільшується для аніонів (додавання електронів).

Фактори, що впливають на розмір атома

📌 Заряд ядра – сильніше притягує електрони, зменшуючи атом.
📌 Кількість електронних оболонок – що більше оболонок, то більший атом.
📌 Періодична система:

• У групах зверху вниз атоми збільшуються (більше оболонок).

• У періодах зліва направо атоми зменшуються (сильніше притягуються до ядра).

Цікаві факти про розміри атомів

⭐ Атоми в основному порожні – ядро займає лише 1/100 000 частину атома.
⭐ Найменший атом – гелій (He), через сильне ядро, що щільно утримує електрони.
⭐ Найбільший атом – цезій (Cs), оскільки має багато оболонок.
⭐ Якби атом був розміром з футбольний м'яч, його ядро було б як мураха в центрі стадіону!

Висновок

Атоми надзвичайно малі – їх неможливо побачити навіть у звичайний мікроскоп. Проте вони є будівельними блоками всього, що нас оточує! 🔬💡