Цікаві факти про атом

Все у Всесвіті — від ядра Землі до найдальших галактик — складається з атомів. Це є фундаментальна одиниця елемента.

Слово “атом”, що означає “неподільний”, походить від давньогрецького слова “ἄτομος”. Давньогрецькі філософи вважали, що атом неможливо поділити на щось менше. Проте вчені довели цей факт неправильно на початку 20 століття, коли відкрили субатомні частинки (електрони, протони, нейтрони). Нижче ми перерахували деякі з найбільш цікавих фактів про атоми, які зроблять вас розумнішими.

ТОП цікавих фактів про атоми

1. Кожен атом містить одне ядро ​​[в центрі] та один або кілька електронів. Ядро зазвичай складається з рівної кількості протонів і нейтронів, які разом називаються нуклонами.
2. Ядро, розташоване в центрі атома, становить понад 99,9 % його маси, але займає лише одну трильйонну його загального обсягу. Таким чином, більшість простору всередині атома порожня.
3. Електрон є найактивнішим компонентом атома, але майже нічого не вносить у масу атома. Наприклад, в атомі водню маса електрона становить лише 0,0005 маси ядра.
4. Електрони несуть негативний заряд, протони несуть позитивний заряд, а нейтрони не мають електричного заряду. Атом електрично нейтральний, якщо він має однакову кількість електронів та протонів. Однак якщо атом має менше або більше протонів, ніж електронів, він має загальний позитивний або негативний заряд (відомий як Іон). 5.
5. Що утримує протони та нейтрони разом? Ядерна сила утримує протони та нейтрони разом у ядрі атома. Електрони притягуються до протонів іншою силою, званою електромагнітною силою, яка слабша за ядерну силу. Ця ядерна сила приблизно у 1038 разів сильніша за гравітаційну, але діє тільки в дуже малих масштабах.
6. З 118 відомих атомів 94 зустрічаються у природі, хоча деякі зустрічаються у незначних кількостях. Інші 24 були синтезовані тільки в лабораторіях або ядерних реакторах. 
7. Кожен атом містить певну кількість протонів в ядрі. Наприклад, всі атоми натрію містять 11 протонів, а всі атоми срібла містять 47 протонів. Ізотоп елемент визначається числом нейтронів, а магнітні характеристики залежать від кількості електронів в атомі.
8. Найбільшим елементом (за розміром) є Францій, але оскільки він вкрай нестабільний, перевага надається Цезію. У нього велика валентна оболонка та відносно менш ефективний заряд ядра. Найменший елемент – гелій, перший у групі благородних газів у періодичній таблиці. Його атомний радіус приблизно у 9 разів менший за діаметр цезію.
9. Оганессон – найважчий елемент (по атомній масі), відкритий у 2002 року. Це перший благородний газ, який напрочуд хімічно активний і виявляє дуже незвичайні фізичні та хімічні властивості. Оганессон, однак, є найважчим синтетичним хімічним елементом. Найважчим природним елементом є Уран з атомною вагою 238,029. Елемент, який має найлегший атом є водень. Він має лише один протон, що обертається навколо одного електрона. Його найпоширеніший ізотоп, відомий як Протий, складається з одного протону та нульових нейтронів.
10. Чи можливо перетворити один елемент на інший? У деяких екстремальних умовах електромагнітна сила (яка відштовхує електрони та протони) долає сильну ядерну силу, викидаючи нуклони з атомного ядра та залишаючи після себе зовсім інший елемент. Це саме те, що відбувається при розподілі ядер. Однак цей процес [розпаду] є дорогим та небезпечним. Вчені поки що не змогли безпечно генерувати енергію за допомогою ядерного поділу.
11. Тіло людини вагою 70 кг. складається з 7 × 10 27 атомів. Три атоми (водень, кисень та вуглець) становлять до 99 відсотків від загальної кількості. Що ще цікавіше, 98 відсотків цих атомів оновлюються щороку, навіть не підозрюючи про це. Найшвидше змінюється молекула – це вода: майже 50 відсотків молекул води в організмі замінюються кожні 8 днів. Більше того, людське волосся – 100 нанометрів у поперечнику – складається з мільйона атомів вуглецю.
12. Скільки атомів існує у Всесвіті? Спостережуваний всесвіт величезний: він охоплює приблизно 93 мільярди світлових років. Згідно з теоретичною оцінкою, у нашому всесвіті налічується від 1078 до 1082 атомів. Це не якийсь вигаданий номер. Розрахунки засновані на достовірних даних. Однак між цими оцінками існує величезна різниця, що свідчить про значну міру помилки. Точніші цифри будуть доступні, коли ми дізнаємося більше про космос.
13. У нестабільному атомі сили неврівноважені. І тут атомне ядро ​​містить надлишок або протонів, або нейтронів. Атом намагається досягти стабільного стану, викидаючи свої додаткові частинки чи вивільняючи енергію в інших формах. Елементи, що містять такі нестабільні ядра, називають радіоактивними. Фермій, наприклад, є радіоактивним елементом: його стабільний ізотоп (Fm-257) має період напіврозпаду 100,5 діб.
14. Оскільки атоми неймовірно малі порівняно з довжиною хвилі видимого світла, їх не можна спостерігати навіть із найпотужнішим у світі оптичним мікроскопом.
    Ось чому вчені використовують мікроскоп іншого типу, відомий як скануючий тунельний мікроскоп. Він може забезпечити бічну роздільну здатність 0,1 нм. і роздільну здатність по глибині 0,01 нм., що достатньо для зображення окремих атомів у матеріалах.
15. Оскільки атоми надзвичайно малі за розміром, вони виявляють квантові властивості, тому передбачення їхньої поведінки з застосуванням класичної фізики завжди призведе до неправильних результатів.
    Коли електрон стрибає з одного енергетичного рівня (орбіти) в інший, він переміщається у просторі з-поміж них. Натомість він зникає з однієї орбіти, а потім відразу ж з’являється на іншій орбіті.
    Щоб краще описати і оцінити їхню поведінку, кілька атомних моделей включили закони квантової фізики.