Що таке атом? Цікаві факти про найменшу частинку

Атом – це будівельний матеріал для всіх речовин та елементів у Всесвіті. Слово «атом» з давньогрецької мови означає «неподільний» або дослівно «тіло, яке не можна розділити навпіл». Вони з’єднуються та утворюють молекули. До речі, найбільша у природі молекула знаходиться у людському організмі – це 1-ша хромосома, яка складається з 10 мільярдів атомів. А у всьому тілі дорослої людини знаходиться приблизно 7 оксиліонів атомів. Важко уявити собі таку кількість.

Оскільки атом такий важливий елемент, давайте дізнаємось про нього більше.

1. Не зважаючи на те, що атом є найменшою частинкою, він складається з ядра та оболонки. До складу ядра входять позитивно заряджені протони та нейтральні нейтрони. Оболонка – це негативно заряджені електрони, які обертаються навколо ядра по орбітах. Через те, що електрони знаходяться далеко від ядра, в атомі в основному порожнистий простір. 
2. Маса атома зосереджена в ядрі, оскільки електрон у 1836 разів менше важить ніж протон чи нейтрон. Хоча співвідношення діаметру атома до діаметру ядра величезне. Ядро приблизно у 100 000 разів менше за сам атом. Уявімо, що діаметр ядра – це макова зернина, то розмір атома буде сягати 10 метрів (величина великої зали).  
3. Атом електрично нейтральний, оскільки він має однакову кількість протонів та електронів. У випадку втрати чи набуття одного чи кількох електронів атом перетворюється на іон. Якщо електронів менше, такий іон називається катіоном, якщо електронів більше, тоді це аніон.
4. Найдавнішими та найпоширенішими елементами у Всесвіті є Водень (H) та Гелій (He). Вони утворились одразу після Великого вибуху (фізико-космологічна теорія про еволюцію Всесвіту). 88,6% усіх атомів у Всесвіті – це Водень, близько 11,3% – це Гелій, а частка усіх інших елементів становить лише 0,1%. Тож Водень є основною складовою всіх зір та міжзоряного газу. 
5. У 1964 році вчені виявили частинки менші за атом – це кварки. Вони не спостерігаються у вільному стані, а зазвичай обʼєднані та утворюють нейтрони і протони. Кварки мають різні властивості, такі як масу, електричний заряд та спін. Саме ці властивості сприяють їхньому єднанню.
6. Електрон має дуалістичну природу. Він володіє властивостями не лише частинки, а й хвилі. Це означає, що він має певну масу спокою і певну амплітуду коливань, що нагадує хвилі. Тому важко визначити точну траєкторію руху електрона, можна лише сказати про його ймовірне знаходження – електронну орбіталь (простір навколо ядра, в межах якого максимальна ймовірність перебування електрона).
7. Протон та нейтрон мають однакову масу – 1 а. о. м.(атомна одиниця маси). Сума протонів та нейтронів в атомі елемента називають масовим числом, тобто визначають його атомну масу. В періодичній системі хімічних елементів атомна маса позначається верхньою цифрою біля елемента – ¹²C, це означає, що у вуглеця сума протонів та нейтронів дорівнює 12, які мають масу 12 а. о. м.
8. Атомний номер вказує на загальну кількість протонів у ядрі. В періодичній таблиці він вказаний як порядковий номер і позначається нижньою цифрою біля елемента – ₆C. На даний момент відомо 118 елементів, з них 92 природні. Найбільшу кількість протонів в атомі має Оганесон (Og) – 118, який був штучно синтезований у 2002 році, натомість найважчий природній елемент – це Уран (U) – 92.
9. Нейтрони виконують функцію об’єднання протонів утворюючи ядро атома. Але велика кількість нейтронів нестабільна, тому кількість хімічних елементів, що існують в природі, є обмеженою. Хімічні елементи з великим атомним номером мають дуже малий час життя і створюються в умовах лабораторії. 
10. Поодинокі атоми рідко зустрічаються, зазвичай вони обʼєднуються та утворюють молекули. Якщо такі молекули утворюються з атомів одного хімічного елемента, то вони називаються простими. Обʼєднання атомів різних хімічних елементів утворює молекулу складних речовин – сполук. До прикладу два атоми Оксигену (O) утворюють молекулу кисню, три атоми Оксигену утворюють молекулу озону. Відносно невелика кількість хімічних елементів обʼєднуючись може утворювати безліч різноманітних речовин.
11. Як обʼєднуються атоми? Вони обʼєднуються в більшості за допомогою хімічних звʼязків. Пара або кілька пар електронів двох атомів утворюють спільну електронну хмару. Тобто кожен електрон має свою приблизну траєкторію руху, коли траєкторія руху одного електрона певного атома збігається з траєкторією руху іншого електрона, вони утворюють пару та об’єднують два атоми. 
12. 1938 р. вперше здійснили розщеплення атома шляхом бомбардування ядра нейтронами. В результаті розщеплення вивільняється велика кількість енергії та вільних нейтронів. Вільні нейтрони можуть викликати розщеплення інших атомів утворюючи ланцюгову реакцію. Розщеплення атома використовується у безлічі наукових досліджень, в тому числі у медицині для створення нових матеріалів, чи, навіть, лікуванні деяких хвороб. Проте є і негативні наслідки, адже за допомогою розщеплення атома створена ядерна зброя.

Вчені про концепцію атома говорили ще у 1 тисячолітті до н. е, хоча тільки у ХХ ст. гіпотеза про існування атома знайшла підтвердження. За останні століття уявлення про атом змінились, зʼявились нові гіпотези та дослідження, які допомагають нам зрозуміти природу речей, які нас оточують.