Atomdefinition und Beispiele

Existieren Antimaterie und exotische Atome wirklich?

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Ein Atom ist die definierende Struktur von an Element , die durch keine chemischen Mittel gebrochen werden kann. EIN typisches Atom besteht aus einem positiv geladenen Kern Protonen und elektrisch neutral Neutronen mit negativ geladen Elektronen umkreist diesen Kern. Ein Atom kann jedoch aus einem einzigen Proton (d. h. dem Protium) bestehen Isotop von Wasserstoff ) als Kern. Das Zahl der Protonen definiert die Identität eines Atoms oder seines Elements.

Atomgröße, Masse und Ladung

Die Größe eines Atoms hängt davon ab, wie viele Protonen und Neutronen es hat, sowie davon, ob es Elektronen hat oder nicht. Eine typische Atomgröße beträgt etwa 100 Pikometer oder etwa ein Zehnmilliardstel Meter. Der größte Teil des Volumens ist leerer Raum mit Bereichen, in denen sich Elektronen befinden können. Kleine Atome neigen dazu, kugelsymmetrisch zu sein, aber das gilt nicht immer für größere Atome. Im Gegensatz zu den meisten Atomdiagrammen umkreisen Elektronen den Kern nicht immer im Kreis.

Atome können eine Masse von 1,67 x 10 haben^-27kg (für Wasserstoff) auf 4,52 x 10^-25kg für superschwere radioaktive Kerne. Die Masse ist fast ausschließlich auf Protonen und Neutronen zurückzuführen, da Elektronen beitragen vernachlässigbare Masse zu einem Atom.

Ein Atom, das eine gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen hat, hat keine elektrische Nettoladung. Ein Ungleichgewicht in der Anzahl von Protonen und Elektronen bildet ein Atomion. Atome können also neutral, positiv oder negativ sein.

Entdeckung

Das Konzept, dass Materie aus kleinen Einheiten bestehen könnte, gibt es seit dem antiken Griechenland und Indien. Tatsächlich wurde das Wort „Atom“ im antiken Griechenland geprägt. Die Existenz von Atomen wurde jedoch erst bewiesen John Daltons Experimente in den frühen 1800er Jahren. Im 20. Jahrhundert wurde es möglich, einzelne Atome mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie zu „sehen“.

Während angenommen wird, dass sich Elektronen in den sehr frühen Stadien der Urknallbildung des Universums gebildet haben, bildeten sich Atomkerne erst etwa drei Minuten nach der Explosion. Gegenwärtig ist Wasserstoff der häufigste Atomtyp im Universum, obwohl im Laufe der Zeit immer mehr Helium und Sauerstoff vorhanden sein werden, die Wasserstoff wahrscheinlich in Hülle und Fülle überholen werden.

Antimaterie und exotische Atome

Der größte Teil der im Universum anzutreffenden Materie besteht aus Atome mit positiven Protonen, neutralen Neutronen und negativen Elektronen. Es gibt jedoch ein Antimaterie-Teilchen für Elektronen und Protonen mit entgegengesetzter elektrischer Ladung.

Positronen sind positive Elektronen, während Antiprotonen negative Protonen sind. Theoretisch, Antimaterie Atome könnte vorhanden sein oder gemacht werden. Das Antimaterie-Äquivalent zu a Wasserstoffatom (Antiwasserstoff) wurde 1996 am CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, in Genf hergestellt. Wenn ein reguläres Atom und ein Antiatom aufeinandertreffen, würden sie sich gegenseitig vernichten und dabei beträchtliche Energie freisetzen.

Auch exotische Atome sind möglich, bei denen ein Proton, Neutron oder Elektron durch ein anderes Teilchen ersetzt wird. Beispielsweise könnte ein Elektron durch a ersetzt werden Myon ein myonisches Atom zu bilden. Diese Arten von Atomen wurden in der Natur nicht beobachtet, können aber in einem Labor hergestellt werden.

Atom-Beispiele

• Wasserstoff
• Kohlenstoff-14
• Zink
• Cäsium
• Tritium
• Kl^-(Eine Substanz kann ein Atom und ein sein Isotop oder Ion zur selben Zeit)

Beispiele für Substanzen, die keine Atome sind, sind Wasser (H_zweiÖ), Tisch salz (NaCl) und Ozon (O₃). Grundsätzlich jedes Material mit einer Zusammensetzung, die mehr als ein Elementsymbol enthält oder dem ein Index folgt Elementsymbol ist eher ein Molekül oder eine Verbindung als ein Atom.