Kaj je Atom?

Atom je najbolj osnovna oblika snovi. Verjeli so, da so atomi najmanjši delci, ki bi lahko obstajali, ko so jih prvič odkrili. Beseda 'atom' izhaja iz grške besede za 'nedeljiv', ker nekaj, kar je že najmanjša možna velikost, ni mogoče razdeliti.

Zdaj vemo, da obstajajo delci, manjši od atomov, in da jih je kljub izvoru njihovega imena mogoče razdeliti. To vemo, ker delitev atomov ustvarja energijo, ki jo pridobivamo s postopkom, imenovanim jedrska fuzija.

Struktura atoma

Vsak atom vsebuje tri vrste subatomskih delcev: elektrone, protone in nevtrone. Protoni in nevtroni tvorijo jedro v središču atoma, medtem ko so elektroni v stalnem gibanju okoli jedra. Subatomski delci so sestavljeni iz še manjših delcev, znanih kot kvarki. Kvarki so tako majhni, da jih ni mogoče videti. Znanstveniki vedo, da kvarki obstajajo le z opazovanjem njihovih učinkov na okoliške delce.

Ioni

Večina atomov je nevtralnih brez električnega naboja. Električno nabiti atomi se imenujejo ioni. Naboj določajo protoni in elektroni. Protoni so pozitivno nabiti, elektroni pa negativno. Nevtralni atomi vsebujejo enako število protonov in elektronov. Kationi so pozitivno nabiti, ker vsebujejo več protonov. Anioni vsebujejo več elektronov, zato so negativno nabiti. Ioni se lahko zelo razlikujejo od nevtralnih atomov. Natrijevi ioni in kloridni ioni tvorijo sol, vendar nevtralni natrijevi atomi vnamejo, ko pridejo v stik z vodo. Nevtralni atomi klora se združujejo med seboj in tvorijo tako nevarno spojino, da so mesta evakuirana, ko so v nesrečah udeleženi tovornjaki ali vlaki s kloridnim plinom.

Veliki pok

Veliki pok, ki je oblikoval naše vesolje, se je zgodil pred 13,7 milijarde let. Novo vesolje se je v prvi sekundi obstoja razširilo in podvojilo svojo velikost vsaj 90-krat. Kvarki in elektroni so nastali in se razširili po vesolju po prvih desetih milijoninkah sekunde. Protoni in nevtroni so se združili v jedra 3 minute po velikem poku. Raziskovalci poskušajo poustvariti Veliki pok v močnih trkalnikih delcev. Upajo, da bodo izvedeli več o materiji in raziskali možnost alternativnih resničnosti in dimenzij.

Prvi atomi

Prvi atomi so nastali 380.000 let po velikem poku. Tako dolgo je trajalo, da se je vesolje dovolj ohladilo, da so se premikajoči elektroni upočasnili. Počasnejše elektrone so zajela jedra in tvorila atome. Vodik in helij sta najlažja atoma in sta bila prva nastala elementa.

Supernove

Prvi nastali atomi so bili zelo lahki, medtem ko so težji atomi nastali znotraj zvezd. Nekatere vrste zvezd postanejo supernove, ko umrejo. Supernove proizvajajo toliko energije, da za kratek čas zasenčijo galaksije. Energija se kaže tudi kot ogromna, eksplozivna sila. Sila, ki jo ustvarjajo supernove, je razpršila težke atome po vesolju.

Sile v atomskih jedrih

Protone in nevtrone v atomskem jedru drži močna sila. Jedra v nekaterih atomih so nestabilna, ker vezavna sila ni zelo močna. Nestabilni atomi razpadajo in izgubijo nevtrone ali elektrone, da bi postali stabilni. Nestabilen atom postane ion, če izgubi ali pridobi elektrone, vendar postane radioaktiven, če izgubi nevtrone.

Izotopi

Izotopi so različice elementa, ki imajo različno število nevtronov. Izotopi istega elementa vsebujejo vedno enako število protonov. Beseda 'izotop' izvira iz starogrškega korena 'isos', kar pomeni 'enako' in 'topos', kar pomeni 'isti kraj'. Ime je bilo izbrano, ker ne glede na to, koliko izotopov elementa obstaja, vsi zasedajo isto mesto v periodnem sistemu.

Periodični sistem

Periodični sistem, imenovan tudi periodni sistem elementov, je grafikon, ki prikazuje vsak kemični element. Elementi so razporejeni v sedem vrstic ali pik, glede na atomsko številko. Vsi atomi imajo vsaj en proton. Število protonov je atomsko število. Sprememba nevtronskega števila ustvari izotope, sprememba protonskega števila pa ustvari popolnoma drugačen element.

Radioaktivnost

Radioaktivni atom poskuša doseči stabilno stanje tako, da oddaja protone in nevtrone ali poskuša sprostiti energijo v drugih oblikah. Radioaktivnost se nanaša na delovanje nestabilnih atomov, ki oddajajo jedrsko sevanje. Sevanje izvira iz radioaktivnega razpada v jedru. Razpad povzroči drugačen izotop, ki je lahko ali pa tudi ne radioaktiven.

uran

Uran je najpogostejše jedrsko gorivo, ker obstaja v naravi. Uran-238 predstavlja večino naravnega urana. Sam po sebi ni zelo radioaktiven, vendar tvori plutonij-239 v jedrskem reaktorju. Uran-235 je naravno radioaktiven. Uporablja se v jedrskih reaktorjih in orožju in si ga želi vsaka država, ki uporablja jedrsko energijo ali poskuša izdelati orožje, ker ga je mogoče uporabiti brez obogatitve. Samo 0,7 % naravnega urana je uran-235, vendar je nekoč predstavljal 85 % vsega urana. Upad je posledica nestabilnega jedra izotopa, zaradi česar je tako zaželen.