А́там — электранейтральнаячасціца, якая складаецца з дадатна зараджанага ядра і адмоўна зараджаныхэлектронаў, якія рухаюцца вакол яго.
Атам складаецца з масіўнагаядра, якое мае дадатныэлектрычны зарад, і некалькіх лягчэйшыхэлектронаў, якія маюць адмоўныэлектрычны зарад і ўтвараюць ваколядра электронныя абалонкі. Памеры атама нашмат большыя за памерядра і вызначаюцца памерамі электронных абалонак. Парадак лінейных памераў атама — 0,1 нм.
Атамы класіфікуюцца па колькасці пратонаў і нейтронаў у ядры: лік пратонаў Z адпавядае парадкаваму нумару атама ўперыядычнай сістэме элементаў і вызначае яго прыналежнасць да некаторага хімічнага элементу, а лік нейтронаў N — вызначае тып ізатопу гэтага элемента. Адзіны стабільны атам, не які змяшчае нейтронаў у ядры — лёгкі вадарод. Лік Z таксама вызначае сумарны дадатны электрычны зарад (Ze) атамнага ядра і лік электронаў у нейтральным атаме, які задае яго памер[1].
Фізічныя і хімічныя ўласцівасці атама вызначаюцца яго будовай, якая апісваецца квантавымі законамі.
У залежнасці ад кантэксту, гаворачы пра атам, маюць на ўвазе як электранейтральныя атамы, так ііоны згаданагахімічнага элемента, або гавораць пра атам, каб адрозніць нейтральную часціцу рэчыва ад іона, які мае электрычны зарад.
Дэмакрыт і некаторыя іншыястаражытнагрэчаскія філосафы меркавалі, што матэрыяльны свет складаецца з маленькіх непадзельных часцінак. Такія часцінкі яны называлі атамамі (адстар.-грэч. ἄτομος — «непадзельны», «нерассякальны»). На той час гэтая ідэя не набыла шырокага распаўсюджання ў Еўропе і да 17-га стагоддзя заставалася ў ценю пазнейшай канцэпцыі, распрацаванайПлатонам іАрыстоцелем, пра тое, што абсалютна непадзельных часцінак не можа існаваць[2].
Кожныэлемент складаецца з вельмі маленькіх часцінак-атамаў.
Усе атамы аднаго элемента роўныя, але адрозніваюцца ад атамаў усіх іншых элементаў.
У ходзехімічных рэакцый атамы аднаго элемента не могуць ператварыцца ў атамы іншага. Таксама ў часе рэакцыі не адбываецца ні стварэння, ні знікнення атамаў.
Атамы некалькіх элементаў утвараюцьзлучэнні. Пры гэтым пэўнае злучэнне заўсёды складаецца з атамаў адных і тых жа тыпаў у адной і той жа прапорцыі.
З прапанаванай тэорыі лагічна вынікала праўдзівасць сфармуляванага Дальтанамзакона кратных адносін, якая таксама пацвердзілася эксперыментальна, падмацаваўшы самі пастулаты[2].
Кавалачкіматэрыі.Дэмакрыт меркаваў, што ўласцівасці таго ці іншага рэчыва вызначаюццаформай,масай, і іншымі характарыстыкамі атамаў, якія яго ўтвараюць. Так, скажам, у агню атамы вострыя, таму агонь здольны апальваць, уцвёрдых целаў яны шурпатыя, таму моцна счапляюцца адзін з адным, увады — гладкія, таму яна здольна цячы. Нават душа чалавека, згодна з Дэмакрытам, складаецца з атамаў[3].
Мадэль атама Томсана 1904 г. (мадэль «пудынг з разынкамі»). Джозеф Джон Томсан прапанаваў разглядаць атам як некаторае дадатна зараджанае цела, унутры якога знаходзяццаэлектроны. Была канчаткова адхілена Резерфордам пасля праведзенага ім знакамітага вопыту па рассейваннюальфа-часціц.
Ранняя планетарная мадэль атама Нагаока. У 1904 годзе японскі фізік Хантаро Нагаока прапанаваў мадэль атама, пабудаваную па аналогіі з планетайСатурн. У гэтай мадэлі вакол маленькага дадатна зараджанага ядра па арбітах круціліся электроны, аб’яднаныя ў колцы. Мадэль аказалася памылковай.
Планетарная мадэль атама Рэзерфорда (1911)[4] і пазнейшаябораўская мадэль атама (1913). Эрнэст Рэзерфорд, правёўшы шэраг эксперыментаў, прыйшоў да высновы, што атам уяўляе сабой падабенствапланетнай сістэмы, у якой электроны рухаюцца па арбітах вакол размешчанага ў цэнтры атама цяжкага дадатна зараджанага ядра («мадэль атама Рэзерфорда»). Аднак такое апісанне атама ўвайшло ў супярэчнасць зкласічнай электрадынамікай. Справа ў тым, што, згодна з класічнай электрадынамікай, электрон пры руху з цэнтраімклівым паскарэннем павінен выпраменьвацьэлектрамагнітныя хвалі і, такім чынам, губляцьэнергію. Разлікі паказвалі, што час, за які электрон у такім атаме ўпадзе на ядро, вельмі малы. Для тлумачэння стабільнасці атамаў Нільсу Бору прыйшлося ўвесціпастулаты, якія зводзіліся да таго, што электрон у атаме, знаходзячыся ў некаторых спецыяльных энергетычных станах, не выпраменьвае энергію («мадэль атама Бора-Рэзерфорда»). Увядзенне пастулатаў Бора стала вынікам усведамлення таго, што для апісання атама класічная механіка непрыдатна. Далейшае вывучэнне выпраменьвання атама прывяло да стварэнняквантавай механікі, якая дазволіла растлумачыць пераважную большасць назіраных фактаў.
Сучасная мадэль атама з’явілася ў выніку развіцця планетарнай мадэлі Бора-Рэзерфорда. Згодна сучаснай мадэлі, ядро атама складаецца з дадатна зараджаныхпратонаў інейтронаў, якія не маюць зарада. Ядро акружана адмоўна зараджаныміэлектронамі. Аднак тэорыя квантавай механікі не дазваляе лічыць, што электроны рухаюцца вакол ядра па дакладна вызначаных траекторыях (нявызначанасць каардынат электрона ў атаме можа быць параўнальная з памерамі самога атама).
Хімічныя ўласцівасці атамаў вызначаюцца канфігурацыяйэлектроннай абалонкі і апісваюццаквантавай механікай. Месца ўперыядычнай сістэме элементаў вызначаеццаэлектрычным зарадам ядра атама (гэта значыць, колькасцю пратонаў), у той час як колькасць нейтронаў прынцыпова не ўплывае на хімічныя ўласцівасці; пры гэтым нейтронаў ў ядры, як правіла, больш, чым пратонаў (гл.:атамнае ядро). Атам мае нейтральны зарад, г.зн. колькасць электронаў у ім роўна колькасці пратонаў. Асноўная маса атама сканцэнтравана ў ядры, а масавая доля электронаў у агульнай масе атама нязначная (некалькі сотых адсотка масы ядра).
Хоць слова «атам» у першапачатковым значэнні азначала часціцу, якая не дзеліцца на некалькі меншых, паводле навуковых уяўленняў ён складаецца з больш дробных часціц, названыхсубатамнымі часціцамі. Атам складаецца зэлектронаў,пратонаў, усе атамы, акрамя вадароду-1, маюць таксаманейтроны.
Электрон з’яўляецца самай лёгкай з часціц, якія складаюць атам, з масай кг, адмоўным зарадам і памерам, занадта малым для вымярэння сучаснымі метадамі[5]. Эксперыменты па звышдакладным вызначэннімагнітнага моманту электрона (Нобелеўская прэмія 1989 года) паказваюць, што памеры электрона не большыя за сантыметра[6][7].
Пратоны маюць дадатны зарад і ў 1836 разоў цяжэйшыя за электрон ( кг). Нейтроны не маюцьэлектрычнага зарада і ў 1839 разоў цяжэйшыя за электрон ( кг)[8].
Пры гэтым масаядра меншая за суму мас складаючых яго пратонаў і нейтронаў з-задэфекту масы. Нейтроны і пратоны маюць параўнальны памер, каля м, хоць памеры гэтых часціц вызначаны недастаткова дакладна[9].
У стандартнай мадэлі элементарных часціц як пратоны, так і нейтроны складаюцца з элементарных часціц, названыхкваркамі. Разам злептонамі, кваркі з’яўляюцца адным з асноўных складнікаў матэрыі. І першыя, і другія з’яўляюццаферміёнамі. Існуе шэсць тыпаў кваркаў, кожны з якіх мае дробны электрычны зарад, роўны абоэлементарнага. Пратоны складаюцца з двух u-кваркаў і аднаго d-кварка, а нейтрон — з аднаго u-кварка і двух d-кваркаў. Гэтае адрозненне тлумачыць розніцу ў масах і зарадах пратона і нейтрона. Кваркі звязаныя паміж сабой моцнымі ядзернымі ўзаемадзеяннямі, якія перадаюццаглюонамі[10][11]
Пры апісанні электронаў у атаме ў рамкахквантавай механікі звычайна разглядаюць размеркаваннеімавернасцей у 3n-мернай прасторы для сістэмы n электронаў.
Электроны ў атаме прыцягваюцца да ядра, паміж электронамі таксама дзейнічаекулонаўскае ўзаемадзеянне. Гэтыя ж сілы ўтрымліваюць электроны ўнутрыпатэнцыйнага бар’ера, які акружае ядро. Для таго каб электрон змог пераадолець прыцягненне ядра, яму неабходна атрымаць энергію ад вонкавай крыніцы. Чым бліжэй электрон знаходзіцца да ядра, тым больш энергіі для гэтага неабходна.
Электронам, як і іншым часціцам, уласцівыкарпускулярна-хвалевы дуалізм. Часам кажуць, што электрон рухаецца паарбіталі, што няправільна.Стан электронаў апісваеццахвалевай функцыяй, квадрат модуля якой характарызуе шчыльнасць верагоднасці знаходжання часціц у дадзеным пункце прасторы ў дадзены момант часу, або, у агульным выпадку,аператарам шчыльнасці. Існуе дыскрэтны наборатамных арбіталей, якім адпавядаюць стацыянарныя чыстыя станы электронаў у атаме.
Кожнай арбіталі адпавядае свойузровень энергіі. Электрон у атаме можа перайсці на ўзровень з большай энергіяй пры сутыкненні дадзенага атама з іншым атамам, электронам, іонам, або паглынуўшыфатон адпаведнай энергіі. Пры пераходзе на больш нізкі ўзровень электрон аддае энергію шляхам выпраменьвання фатона, альбо шляхам перадачы энергіі іншаму электрону. Як і ў выпадку паглынання, пры выпраменьвальным пераходзе энергія фатона роўна рознасці энергій электрона на гэтых узроўнях (гл .:пастулаты Бора).
↑The Particle Adventure(нявызн.). Particle Data Group. Lawrence Berkeley Laboratory (22 студзеня 2002). Архівавана з першакрыніцы 21 жніўня 2011. Праверана 3 января 2009.
↑James Schombert.. Elementary Particles(нявызн.). University of Oregon (18 апреля 2006). Архівавана з першакрыніцы 21 жніўня 2011. Праверана 3 января 2007.
Michael F. L’Annunziata. Handbook of Radioactivity Analysis. — 2003. —ISBN 0124366031.
H. F. Beyer, V. P. Shevelko. Introduction to the Physics of Highly Charged Ions. — CRC Press, 2003. —ISBN 0750304812.
Gregory R. Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg. Radiochemistry and Nuclear Chemistry. — Elsevier, 2001. —ISBN 0750674636.
J. Dalton. A New System of Chemical Philosophy, Part 1. — London and Manchester: S. Russell, 1808.
Wolfgang Demtröder. Atoms, Molecules and Photons: An Introduction to Atomic- Molecular- and Quantum Physics. — 1st ed. — Springer, 2002. —ISBN 3540206310.
Richard Myers. The Basics of Chemistry. — Greenwood Press, 2003. —ISBN 0313316643.
Michael J. Padilla, Ioannis Miaoulis, Martha Cyr. Prentice Hall Science Explorer: Chemical Building Blocks. — Upper Saddle River, New Jersey USA: Prentice-Hall, 2002. —ISBN 0-13-054091-9.
Linus Pauling. The Nature of the Chemical Bond. — Cornell University Press, 1960. —ISBN 0801403332.
Jeremy I. Pfeffer, Shlomo Nir. Modern Physics: An Introductory Text. — Imperial College Press, 2000. —ISBN 1860942504.
Leonid Ivanovich Ponomarev. The Quantum Dice. — CRC Press, 1993. —ISBN 0750302518.
J. Kenneth Shultis, Richard E. Faw. Fundamentals of Nuclear Science and Engineering. — CRC Press, 2002. —ISBN 0824708342.
Robert Siegfried. From Elements to Atoms: A History of Chemical Composition. — DIANE, 2002. —ISBN 0871699249.
Alan D. Sills. Earth Science the Easy Way. — Barron’s Educational Series, 2003. —ISBN 0764121464.
Boris M. Smirnov. Physics of Atoms and Ions. — Springer, 2003. —ISBN 038795550X.
Eden Francis.. Atomic Size(нявызн.)(недаступная спасылка). Clackamas Community College (2002). Архівавана з першакрыніцы 4 лютага 2007. Праверана 9 студзеня 2007.
Craig C. Freudenrich.. How Atoms Work(нявызн.)(недаступная спасылка). How Stuff Works. Архівавана з першакрыніцы 4 лютага 2007. Праверана 9 студзеня 2007.
The atom(нявызн.)(недаступная спасылка). Science aid+ (2007). — A guide to the atom for teens. Архівавана з першакрыніцы 22 ліпеня 2011. Праверана 9 студзеня 2007.
Physics 2000(нявызн.)(недаступная спасылка). University of Colorado (3 студзеня 2006). Архівавана з першакрыніцы 14 студзеня 2008. Праверана 11 студзеня 2008.
